TWI401739B - 蝕刻犧牲材 - Google Patents

Description

蝕刻犧牲材

本發明係有關於矽基材製程。

微機電系統(MBMS)典型上具有利用傳統半導體製程技術而形成在半導體基材上的機械結構。MEMS可包含單一結構或多層結構。MEMS具有電子元件，其中電子訊號啟動MEMS中的每一個結構或藉由MEMS中每一個結構之初啟訊號產生電子訊號。

使用各種製程技術以形成MEMS。這些製程技術可包含膜成形，例如沈積及接合；以及膜修正，例如膜剝除、撞擊及切割。依據形成於主體上之通路、凹槽與孔洞形狀以及主體的材料而選擇使用之技術。

MEMS之實例之一為包含具有腔體形成其中之主體以及形成於主體外表面之壓電致動器。壓電致動器包含一層壓電材料，如陶瓷；以及傳導電壓之元件，如電極。壓電致動器之電極可提供電壓通過壓電材料或傳導由壓電材料變形時所產生的電壓。

具有壓電致動器的MEMS之其中一種為微流體噴出元件。致動器可包含由電極啟動的壓電材料，此電極造成壓電材料朝向元件之腔體變形。變形的致動器施壓在腔體上，而使腔體中的流體噴出，例如透過噴頭以噴出。包含致動器、腔體及噴頭之結構零件可影響流體噴出的量。在具有多層結構的MEMS中，形成大小均勻的MEMS之結構可增進MEMS表現的一致性，例如射出流體品質的一致性。當試著製程每一個大小在數微米內的MEMS結構時，形成一致的結構即變成一項挑戰。

一般而言，本發明闡述一種蝕刻矽基材的方法。此方法包含接合第一矽基材至犧牲矽基材上。蝕刻第一矽基材。壓力施加在第一矽基材與犧牲矽基材的界面而造成第一矽基材與犧牲矽基材分離。

此方法之實例可包含一或多個下述特徵。接合可包含在第一矽基材與犧牲矽基材間產生凡得瓦(Van der Waals)結合力且此可發生在室溫下。蝕刻可以是深層反應式離子蝕刻且可蝕刻至犧牲材處。施加壓力至第一矽基材與犧牲矽基材的界面可包含按壓具有尖銳邊緣的構件至界面處，例如直到第一矽基材完全地與犧牲矽基材分離。第一矽基材與犧牲矽基材可各自包含相對的平坦面與薄邊緣；以及施加壓力至界面可包含施加平行於平坦面之壓力。

一方面，本發明闡述一種可分隔二個已結合基材之裝置。此裝置包含一個基材支撐構件，以及一或多個分隔構件。一個機構連接至至少一個分隔構件上，其中此機構轉移此分隔構件朝向由基材支撐構件支持的基材的中心。

本發明裝置之實例可包含一或多個下述特徵。分隔構件可包含薄邊緣部分，例如金屬刀片。基材支撐機構可上下方向的移動。上述機構可包含一個馬達。本發明裝置可包含一個感測器以偵測由一或多個分隔構件所施加的壓力。此裝置可包含一個控制器，其係接收來自感測器的訊號以移動至少一個分隔構件。此裝置可包含一個控制器，當壓力超過臨界壓力時，此控制器可停止分隔構件的動作。此裝置可具有二、四、六、八或多個分隔構件。分隔構件可在支撐構件周圍以相等的間隔相距。

融熔接合基材可在製程中為模組基材提供支撐。若矽基材尚未退火，融熔接合可提供一個穩定、但暫時的接合。犧牲材可使蝕刻由表面一側開始直到穿透基材而不會在基材的另一相對側表面上形成底切。犧牲材可防止化學物通過形成在基材上的孔洞，例如犧牲材可防止在基材一側的冷卻劑散逸至蝕刻反應室。當一部份的蝕刻完成而另一部份尚未完成時，犧牲材可避免在已完成蝕刻區域中發生過度蝕刻。犧牲材亦可避免無用的碎片在處理過程中進入蝕刻基材的孔洞或凹槽中。

一種機械分隔元件能分隔已融熔接合之基材，而不需人力執行冗長的程序。元件包含感測器，此可使得合適的壓力在分隔過程中施加在基材上而不會有損傷基材的風險。

本發明之一或多個實施例係於後附之圖示與說明文字中闡述。其他本發明之特徵、目的及優點皆可於說明文字、圖示及專利申請範圍中被瞭解。

利用各種技術可形成具有單晶矽結構及準確形成特徵之MEMS。準確之特徵可使得MEMS中的每一個結構有一致的表現。各式MEMS可使用相同或相似之技術加以形成。以下闡述一種屬於微機電系統之列印裝置。然而，用以形成列印裝置之技術亦可應用在形成一些MEMS結構，例如流體射出器、感測器、擴音器、光調節器以及類似元件。

多個噴嘴結構可形成在單一噴頭晶片中。在製作過程中，多個晶片可在單一晶圓上同時形成。為簡化說明，在後附之圖式中僅闡述一個噴嘴結構。

參照第1圖，一個在模組100中單噴嘴結構之流動路徑的剖面圖，墨水透過供給路徑112進入模組100，以及透過上升處108被導入阻抗特徵114及抽氣腔體116中。墨水藉由致動器122而被壓入抽氣腔體116中且經過下降處118而被導入噴嘴開口120，液滴在此被射出。

流動路徑特徵係定義在模組主體124中。模組主體124包含基底部分、噴嘴部分及膜層。基底部分包含矽的基底層(基底矽層136)。基底部分定義供給路徑112、上升處108、阻抗特徵114、抽氣腔體116及下降處118之特徵。噴嘴部分係由矽層形成(噴嘴矽層132)。噴嘴矽層132係融熔接合(虛線)於基底部分之基底矽層136上，且定義出一端逐漸尖細的側壁134，其可引導墨水由下降處118進入噴嘴開口120。膜層包含膜矽層142，其係融熔接合至基底矽層136上，且位於噴嘴矽層132之對側。

致動器122包含壓電層140。在壓電層140下之導電層可形成第一電極，例如接地電極152。於壓電層140上的上層導電層可形成第二電極，例如驅動電極156。捲起之連線150可連接接地電極152至位於壓電層140上表面之接地接觸154。電極斷口160將接地電極152與驅動電極156電性隔離。金屬化之壓電層140可利用黏著層146而與矽膜層142接合。黏著層可包含一種膠黏劑，例如樹脂，例如聚合之苯並環丁烯(BCB)。

金屬化之壓電層140可分段定義成在抽氣腔體上方的主動壓電區域或島狀物。金屬化之壓電層140可分段以提供隔離區148。在隔離區148中，壓電材料可由位在下降處118上方之區域中移除。隔離區148可分隔位在噴嘴陣列任一側上的致動器陣列。

可繞式電路(未顯示)可固定在致動器122之背面上以傳送控制墨水射出的驅動訊號。

模組100通常係為矩形固體。實例中，模組100長度大約30至70毫米，寬度大約4至12毫米而厚度大約400至1000微米。模組尺寸可以改變，例如在流動路徑被蝕刻之半導體基材中，此將在下文中闡述。例如，模組之寬度及長度可以是10公分或更長。

單晶主體及多個在列印裝置模組中的許多單晶主體的厚度均勻性可以很高。例如，對形成在6英吋圓滑矽基材上的單晶主體，其單晶主體的厚度均勻性大約±1微米或更小。如此，蝕刻至基材內的流動路徑特徵之尺寸均勻性係大致上不因主體厚度改變而降低。

參照第12圖，上視圖繪示一系列對應於鄰接流動路徑之上層電極156。每一個流動路徑具有透過狹窄電極部分170而連接至驅動電極接觸162之上層電極156，電性連接藉此以傳送驅動脈衝。狹窄電極部分170可位於阻抗特徵114上且可減少電流通過不需要被啟動之致動器122部分時的損失。

模組製造

模組主體124係利用蝕刻流動路徑特徵於基底部分及噴嘴部分而加以製造。膜層、基底部分及噴嘴部分係接合在一起以形成模組主體。致動器接著被貼附至模組主體上。

參照第3圖，在基底矽層136中之流動路徑係形成在矽基材200上。矽基材200具有前側210及背側215(步驟805，第34圖)。

矽基材200可具有大約600微米之整體厚度。基材可具有熱氧化層203、208，每一個厚度大約1微米左右，且分別位在前側210及背側215上。基材200可在硫酸/過氧化氫溶液中清洗以移除基材200上的有機物。矽層可以是具有平行於前側210與背側215的(100)面之單結晶矽。

參照第4圖，利用蝕刻穿透會被圖案化以形成光罩之光阻以處理基材200而形成對應於下降處118及供給路徑112之部分(步驟810，第34圖)。為了準備基材200上之光阻，可將基材置於六甲基二矽胺(HMDS)煙霧中以為光阻層塗底一層氧化層。正光阻225係被旋轉塗佈在基材200之前側210上。光阻可以利用軟烘烤，以及利用Karl Suss光罩對準儀使光透過鉻光罩而將其曝光。光阻可被顯影以形成可定義下降處118及供給路徑112位置之光罩。

接著，基材200被蝕刻。氧化層230可藉由電感耦合電漿反應式離子蝕刻機(ICP RIE)而加以移除。矽層接著被蝕刻。蝕刻製程之實例係為利用深層反應式離子蝕刻之等向性乾式蝕刻，其利用電漿以選擇性蝕刻矽而形成具有大致上垂直之側壁的特徵。已知的Bosch製程之反應式離子蝕刻技術係闡述於由Laermor等人申請的美國專利號5501893中，在此係以參考方式併入此案之全文內容。深層矽反應式離子蝕刻裝置係可於位在加州紅木市的Surface Technology Systems、德州普拉諾的Alcatel、瑞士的Unaxis等公司取得；以及反應式離子蝕刻技術可透過加州聖塔巴巴拉的Innovative Micro Technology公司所指導。使用深層反應式離子蝕刻是因為其可切割大致為定值直徑之深層特徵。蝕刻係發生在含電漿及氣體的環境中，例如含SF₆ 及C₄ F₈ 氣體，之真空反應室中。在實例中，基材背面被冷卻。蝕刻過程中產生的熱會造成基材中的缺陷。冷卻劑，例如氦氣，可用以冷卻基材。在矽基材與冷卻劑間的金屬層可有效地將蝕刻過程中所產生的熱傳導至冷卻劑上，且能防止冷卻劑散逸至真空反應室中而破壞真空。

矽基材200可利用Bosch製程深層反應式離子蝕刻機(DRIE)以定義下降處118及供給路徑112之前半側。矽被蝕刻的深度大約300微米。光阻可從基材200上被剝除，且基材200可利用白骨化洗滌(Piranha clean)或RCA洗滌方式加以清洗。

參照第5圖，矽基材200係接合至犧牲材240上，例如使用真空接合機(步驟815，第34圖)。矽基材200之前側210可接合至犧牲材240上。犧牲材240可以是矽基材。或者，任何氧化層可在接合前從基材上被剝除。矽基材200及犧牲材240可以利用融熔接合或是矽對矽接合。接合係在大約室溫下進行，以防止基材200、240永久的接合在一起。

融熔接合，可產生凡得瓦結合力在二基材表面間，此發生於當二個平坦、高度光滑、乾淨的矽表面置放在一起且之間沒有中間層存在時。融熔接合亦可發生在氧化矽與矽之間。當準備進行兩元件間的融熔接合時，矽基材200及犧牲材240皆需被清洗，例如用逆向RCA洗滌法。實例中，RCA洗滌法係為逆向RCA洗滌，亦即，先利用去離子水、氯化氫與過氧化氫之混合液之RCA2洗滌法後接著用具有去離子水、氫氧化銨與過氧化氫的RCA1洗滌法。任何在矽基材200及犧牲材240上的氧化層可利用緩衝氧化蝕刻品(BOE)而被選擇性地移除。接著，矽基材200及犧牲材240係合在一起。二個基材被接合在一起，如此二個基材可由以下闡述之方法被分隔。當需要暫時性的接合時，不需要退火的步驟。

參照第6圖，光阻234，例如正光阻，可使用如上述方法而被旋轉塗佈在氧化層203背側。光阻234可被圖案化以定義抽氣腔體116的位置以及在抽氣腔體116中的阻抗特徵114。基材被蝕刻，例如以電漿蝕刻，以移除氧化層203的曝光部分，但是矽基材200未被蝕刻。

參照第7圖，光阻234係被剝除且新的光阻層238被旋轉塗佈在基材背側。圖案化新光阻層238以定義下降處118及上升處108的位置。如後附圖式所示，多層圖案化光阻及蝕刻可用以產生多層次特徵。

參照第8圖，矽基材200之背側215被蝕刻，例如用DRIE方式，以形成下降處118的背側部分以及上升處108的背側部分(步驟820，第34圖)。當矽基材200之背側215被蝕刻時，犧牲材240係當作可被蝕刻穿透的一層。此外，犧牲材可防止底切的形成，底切發生在二種不同材料被蝕刻時之接面處。犧牲矽基材240亦密封矽基材200以防止DRIE裝置的冷卻劑通過上升處或下降處以及進入DRIE製程反應室。光阻238係於下降處118及上升處108的背側部分被蝕刻之後而被剝除。

參照第9圖，使用先前圖案化之二氧化矽層203當作光罩，矽基材200被蝕刻以形成抽氣腔體116及阻抗特徵114。基準點(未繪示)可在基材200周圍被蝕刻。

參照第10圖，犧牲材240係由矽基材200上被移除(步驟825，第34圖)。已融熔接合在一起但未經退火之矽基材，可藉由小心地楔入分隔構件於二基材間而加以分隔。凡得瓦結合力相當弱而可在不損害基材的情況下被破壞，尤其以相當慢的動作進行分隔時。

參照第11及12圖，機械元件600可分開犧牲材240與矽基材200。元件600包含可以上下開動之基材支持件610。一或多個分隔單元630，例如二、六、八或更多個分隔單元，可用以分開基材。若元件包含二或多個分隔單元630，此單元可以等角度間隔設置在基材支持件610周圍。分隔單元630可包含一個分隔構件620，例如刀片狀突出物。分隔構件620可具有夠薄的邊緣使得當分隔構件620施加壓力在二個基材之界面時，分隔構件620迫使二個基材分開且可伸入二個基材間。分隔構件620係由一種夠堅硬的材料形成，當施加足夠壓力至二個基材上時不會使其破裂。分隔構件620可具有大致上一致之厚度或可以是一端逐漸變的尖細直到較薄邊緣處。實例中，分隔構件620由具有尖銳尖端之金屬薄刀片所形成，例如鋒銳刀片。

每一個分隔單元630可包含支撐構件，如夾箝，以固定分隔構件620。分隔單元630可個別地且放射狀地根據垂直於基材支持件610表面的中心軸而向內及向外移動。每一個分隔單元630可藉由馬達650而啟動，馬達驅動分隔單元順著支持軌道640移動。每一個分隔單元630亦可包含感測器以量測由分隔構件620施加的壓力。每一個馬達650及感測器可連接至控制器660上，例如程式電腦。

為分隔二個基材，控制器660使馬達650將分隔單元630向內移動。基材組件具有主要面680及薄側670。分隔單元630以垂直於已接合基材之薄側670的方向以及平行主要面680的方向移動。分隔單元630係被移動直到感測器偵測到施加的壓力超過臨界壓力。當感測器偵測到臨界壓力時，感測器可使馬達650停止分隔單元630之向內移動。當二個基材200、240開始彼此分開時，由分隔單元施加的壓力將減少。當感測器偵測到壓力降到臨界壓力之下時，控制器660可引導馬達650再次向內移動分隔單元630直到臨界壓力再度被偵測到或直到分隔單元630向內移動到其最遠的程度。對一個具有多個分隔單元630之元件，分隔單元630可依續移動或同時移動。

操作上，二個已接合基材係置放於基材支持件610上。基材支持件610可於升高的位置上。分隔單元630係朝向基材移動。分隔單元630可上下開動，或基材610可上下開動直到分隔構件620與介於二個基材間的界面對準。分隔單元630係向內移動直到臨界壓力被偵測到。若此偵測壓力等於或超過臨界壓力，則此分隔單元630會停止向內移動。當基材開始分開且壓力降至臨界壓力下，分隔構件620係再次向內推進直到壓力達到臨界壓力。若基材支持件610妨礙分隔單元630向內移動，基材支持件610的高度可以降低。此製程持續進行直到此二個基材完全地分開。

當分隔單元630持續向內移動且並未使受偵測之壓力增加時，分隔單元可感測到此二個基材已經分開。在分隔過程之實例中，基材200、240並未接觸基材支持件610。當下層基材200與上層基材240分開且落在基材支持件610上時，偵測器可偵測到基材200、240係完全地分開。實例中，基材支持件610包含真空靜電夾盤及壓力感測器以偵測基材200是否接觸到基材支持件610。實例中，基材支持件610可具有一種孔洞，當基材200覆蓋在孔洞上時，此孔洞係密封的。壓力的改變可表示基材正覆蓋在孔洞上。或者，一種元件，例如控制桿或攝影機，可偵測到基材的分開。實例中，分隔單元可被限制不會向內移動超過一個預設點。

當基材200、240分開時，可利用紅外線攝影機監測此製程。紅外線攝影機可顯示出基材200、240之接合區域的邊緣。若每一個分隔單元之分隔步驟未以定速進行時，一或多個分隔單元630之速率可加以調整。

矽基材200可受清洗且背側氧化層203可被剝除。矽基材200可再度被清洗。

參照第13圖，背側犧牲材241可接合至矽基材200之背側215上(步驟830，第34圖)。曝光基材200之前側210以允許噴嘴矽層132之接合與形成。

參照第14圖，在絕緣層上覆矽(SOI)基材300上準備噴嘴層(步驟835，第34圖)。絕緣層302可以是氧化物或氮化物。或者，噴嘴可形成在(100)面之DSP晶圓上。噴嘴層132可受薄化至所需厚度。一或多個磨削以及/或蝕刻步驟，例如表體磨削步驟，可用以達成噴嘴層之需求厚度。實例中，盡可能地磨削噴嘴層132以達成其需求厚度，因為磨削可精確地控制厚度。厚度可在大約1及100微米之間，例如在大約20及80微米之間，如大約30至70微米。或者，對噴嘴層132的曝光表面做最後拋光可用以減少表面粗糙度。如前所述，表面粗糙度對矽與矽接合而言係為一個因素。拋光步驟可造成厚度上的不確定性且典型上係非用此步驟達成需求厚度。

參照第15及16圖，氧化層可在矽噴嘴層132上成長以形成背側氧化物330。絕緣層302及處理層310係位在噴嘴層132上，與背側氧化物330相對。光阻可形成在背側氧化物330上，例如利用旋轉塗佈光阻。光阻可被圖案化以定義噴嘴的位置。噴嘴的位置可藉由在背側氧化物330中產生開口而加以定義。

利用非等向蝕刻以蝕刻噴嘴層132，例如濕式蝕刻技術(步驟840，第34圖)。蝕刻定義出在矽噴嘴層132中的凹槽366。凹槽可具有倒金字塔形狀，或可為空心金字塔型具有底部、平行於底部之凹陷表面357以及傾斜或一側變尖細之側壁134的平截頭體形狀。一側變尖細之側壁134在具有長度360之邊緣處碰到凹陷表面357。蝕刻凹槽366直到絕緣層302處。或者，凹槽366可部分延伸至噴嘴層132。若凹槽366未被蝕刻到絕緣層302處，則可藉由控制蝕刻時間及速率而達到大致上定值之凹槽深度。使用氫氧化鉀(KOH)之濕式蝕刻具有與溫度相關之蝕刻速率。凹槽366可具有大約1至大約100微米的深度，如大約3至50微米。凹槽366的深度至少部分與矽噴嘴層132的厚度相關。

參照第17圖，在絕緣層上覆矽(SOI)基材300、矽基材200與SOT400係接合在一起。(步驟845，第34圖)。犧牲矽基材241係由矽基材200上被移除(步驟850，第34圖)。犧牲矽基材241可在SOI300接合至矽基材200上以前或以後被移除。在接合前，SOI300及矽基材200係對準使得下降處118順利地連接至具有一端較尖細的側壁134的凹槽366上。

絕緣層上覆矽基材400(SOI400)係接合至矽基材200之背側(步驟855，第34圖)。SOI400包含膜矽層142、深埋之氧化層402及處理層406。在接合步驟之前，可以利用例如磨削或拋光之方法將膜矽層142變薄，以達到需求厚度。膜矽層142之厚度可在大約1及50微米之間，例如介於10及25微米之間。在SOI300、矽基材200及SOI400之曝光表面上的任何氧化物都可以被移除，例如利用氧化蝕刻物，如BOE。使SOT400接觸矽基材200之背側。融熔接合於是達成。三個基材係藉由退火而接合在一起以完成永久融熔接合。

退火可在大約1050至1100℃之溫度下進行。融熔接合的優點為在矽基材200與SOI基材300、400之間不會有額外層產生。在融熔接合之後，二個矽層變成一個單一層而使得接合完成時實質上二膜層間不會有輪廓線在。因此，接合組件中大致上不會有氧化層。組件可大致上由矽形成。其他方法，例如疏水基材處理，可用以準備進行基材之矽對矽接合步驟。

參照第18圖，在融熔接合之後，處理層306及406係被磨削以移除某部分厚度(步驟860，第34圖)。蝕刻可用以使處理層306及406之移除過程完整。氧化層302及402亦可被移除，例如藉由蝕刻步驟。

參照第19圖，若凹槽366未整個延伸透過噴嘴層，則噴嘴矽層132的前側可被蝕刻以完成噴嘴。光阻可應用在噴嘴矽層132之前側且被圖案化以定義噴嘴開口120之位置。開口可以是圓形或矩形。其他開口形狀亦合適，例如具有五或更多邊之多邊形形狀。噴嘴矽層132係在對應於凹槽366之位置被蝕刻，如此噴嘴具有一端逐漸變的尖細的入口而造成大致上平直側壁的出口(步驟865，第34圖)。噴嘴矽層132可以利用DRIE蝕刻以形成噴嘴開口120。噴嘴開口120的直徑可以是大約5至40微米，例如直徑大約25微米。分割道(如下所述)可在此時被蝕刻至噴嘴矽層132處(步驟870，第34圖)。噴嘴開口120之直徑377可足夠大以與凹槽366之一端逐漸變尖細的側壁134相交。噴嘴凹槽366形成噴嘴入口。

參照第20圖，在實例中，一個噴嘴之側剖面圖繪示一端逐漸變的尖細之側壁134與噴嘴開口120之水平側壁相交。噴嘴開口120之直徑夠大使得一端逐漸變的尖細之側壁134不會一路延伸至噴嘴矽層132之前側表面上。

矽基材200係為模組主體124。任何光阻都可被剝除以完成模組主體124。模組主體124可被烘烤，例如在大約1100℃下烘烤大約4小時，以移除任何聚合物或有機物。

致動器製作

參照第21及35圖，提供壓電層500，其可為整塊之預燒之壓電材料(步驟905)。壓電材料可以是鋯鈦酸鉛(PZT)，其他壓電材料仍可以使用。實例中，PZT之密度大約7.5 g/cm³ 或更大，如大約8 g/cm³ 。d31係數可大約是200或更大。HIPS處理之壓電材料可以是從日本Sumitomo Piezoelectric Materials公司取得之H5C及H5D。H5C材料顯示出大約8.05 g/cm³ 的視密度而d31係數大約210。H5D材料顯示大約8.15 g/cm³ 之視密度而d31係數大約300。基材典型上係大約1公分厚且可以達到所需工作厚度。壓電材料可藉由包含壓合、刮板、胚片、溶膠凝膠或沈積等技術加以形成。壓電材料製作係闡述於1971年由B.Jaffe發表於Academic Press Limited上之Piezoelectric Ceramics一文中，在此係以參考方式併入該全文內容。形成方法，包含熱壓合，係闡述於第258至259頁。單晶壓電材料，例如可由賓州TRS Ceramics公司取得之鎂鈮酸鉛(PMN)亦可使用。表體PZT材料比濺鍍、網版或溶膠凝膠形成之PZT材料可具有較高之d係數、介電常數、耦合係數、堅硬度及密度。

欲建立在壓電材料中的這些特質，可以在壓電材料貼附至主體之前先燒結此材料。例如，被鑄型且自體燃燒(在支持件的另一側)之壓電材料具有優點，亦即，高壓就可用以將此材料壓入鑄模內(不管是否有加熱)。此外，通常需要少量之添加物，例如流體添加劑及黏結劑。較高之溫度，例如1200至1300℃，可用在燒結製程中，此允許有較佳之燒成與磨粒成長。與溶膠凝膠法或濺鍍技術形成的壓電層不同，此在表體壓電材料中的磨粒可具有大約2至4微米之間的寬度。燒結環境(例如，富含鉛環境)可用以減少陶瓷中氧化鉛的損失(起因於高溫)。可能具有氧化鉛損失或其他減少之鑄模部分的外表面可加以切除或摒棄。在將陶瓷提供至高壓過程中，此壓電材料亦可藉由熱均壓(HIPs)處理。在燒結過程中或整塊壓電材料被燒結之後，可進行熱均壓製程，且此製程可用以增加密度、減少空洞及增加壓電常數。熱均壓製程可在氧氣或氧氣/氬氣的環境中進行。

壓電材料之起始層的厚度可在大約100至大約400微米之間，例如大約250至大約300微米之間。壓電材料具有底表面504及頂表面，其中底表面504將成為最靠近模組主體124之表面。

壓電層500係接合在處理層502上(步驟910，第35圖)。處理層502可以由形成主體200之相同材料形成。處理層502可包含矽。處理層502提供一膜層以支撐及傳送壓電層500使得壓電層500在製程過程中不會有損害。在接續之加熱及接合步驟過程中，處理層502亦將控制壓電層502之擴展，此將於下文中闡述。處理層502之厚度大約在400至1000微米，然實際的厚度相對之下在本發明中係不重要。實例中，處理層502較壓電層500寬。在處理層502及壓電層500之間的接合層可包含一層苯並環丁烯(BCB)。此黏合劑可利用如加熱組件的方式加以凝固。

參照第22圖，壓電層500可薄化至需求厚度，使得此層可較致動器之壓電部分的最終需求厚度要厚，但是又較整塊預燃之壓電材料要薄(步驟915，第35圖)。實例中，壓電層500比大約200微米薄，或比大約50微米薄。

為薄化壓電層500，例如水平磨削之準確的磨削技術可用以產生具平滑、低空洞表面型態之高度均勻的薄層。在水平磨削中，工作部件係嵌在具有高平整度公差之參考面的旋轉夾盤上。工作部件之曝光表面係與水平磨輪接觸，亦在高公差情況下對準。磨削可產生大約0.25微米或更少之平面度及平行度，例如大約0.1微米或更少；且最後表面在基材上的粗糙度(Ra)大約5奈米或更少。磨削亦產生均勻之殘留應力。

合適之準確磨削裝置有Toshiba型號UHG－130C，其可透過亞利桑那州錢得市的Cieba Technologies公司取得。基材可以先用粗糙磨輪接著用精細磨輪而被磨削。合適之粗糙及精細磨輪分別具有1500顆粒及2000顆粒之合成鑽石熟化樹脂矩陣。合適的磨輪係可由日本之Adoma或Ashai Diamond Industrial公司取得。實例中，磨削製程係使用下列參數。工作部件心軸係以大約500 rpm運轉，且磨輪心軸係以大約1500rpm運轉。前50至300微米使用粗糙磨輪時的x軸進給率係為10微米/分而後50至100微米使用精細磨輪時的進給率為1微米/分。冷卻劑係為18百萬歐姆－公分之去離子水。

在磨削之後，壓電層500本質上具有平坦面，其上有壓電材料之緊緊貼附的磨粒與鬆弛的磨粒，以及由壓電材料與磨削流體之粒子所組成的糊膠。磨削製程裂開許多壓電材料之磨粒，但亦使一些磨粒鬆開。在磨削之後，可用1%氟硼酸(HBF₄ )以移除經磨削後被傷害的壓電材料之表面(步驟920，第35圖)。藉由磨削製程而鬆弛的壓電材料之磨粒係大致上被移除，而留下小的凹槽，此時緊緊貼附之磨粒仍留存下來。清洗過程亦可移除任何可能遺留在壓電材料表面的額外材料，例如糊膠。表面的型態可利用具有Metroview軟體之Zygo型號Newview 5000的干涉儀加以量測，其可由位於康乃迪克州Middlefield之Zygo公司取得。

參照第23圖，壓電層500係被切割(步驟925，第35圖)。第一，壓電材料500之前側510可使用鑽石磨輪以定義底切口544。切口544的深度比15微米深，例如深度大約在15及50微米之間。底切口544可具有對大部分切口深度垂直的截面但在切口底部是圓形的。為簡化製作，底切口544可延伸至整個壓電層500之寬度。

導電層係形成在壓電層500之前側，例如藉由金屬化，此金屬化可藉由如濺鍍之真空沈積方式進行(步驟930，第35圖)。用以沈積之導體可包含銅、金、鎢、錫、氧化銦錫(ITO)、鈦、鉑、金屬之組合、或其他可用來當作電極的材料。實例中，導電層包含鈦－鎢、金－錫以及金之堆疊層。導電層505將形成底部電極152以及，在一個實例中，形成一部份的捲起之連線150。

參照第24圖之上視圖，壓電層可被分段產生多個致動器，而每一個致動器部分對應至不同的抽氣腔體(步驟935，第35圖)。分段或井切口503將一個壓電致動器之壓電材料與其鄰近的壓電致動器之壓電材料相互分開，其可減少以及，在一些例子中，可消除鄰近致動器間的交互干擾。井切口比壓電層140的最終厚度較深。實例中，切口不會如壓電層500的總厚度一樣深。實例中，井切口的深度至少有15微米。若底切口544位在壓電層107的X軸方向，井切口503可以是沿著壓電層500之Y軸方向形成，使得底切口544可以垂直井切口503。井切口503係在形成導電層的步驟後形成，使得此切口不會像底切口544一樣在垂直之側壁處具有導電材料。

其中之一個切口係將壓電材料由位於下降處118上方之隔離區148上移除。隔離區418切口係平行於底切口544。分隔個別流動路徑之通道切口503係大致上垂直底切口544。

參照第25圖，對準切口571可形成在壓電層500之底表面504上(步驟945，第35圖)。對準切口571可用在接下來的對準步驟中，如下文所闡述。對準切口571整個延伸通過壓電層500且可部分延伸至處理層502中。實例中，對準切口571之深度係大約80微米。對準切口571亦可以沿著壓電層500之x軸方向形成，即，平行於底切口；或沿著y軸形成。對準切口571係形成在壓電層500之周邊部分，例如在對應於噴頭晶片位置之壓電層500的外部區域，例如在噴頭晶片位置與壓電層500的邊緣之間，如下文所闡述。對準切口571不會與接下來將形成獨立致動器的壓電層500之部分重疊。若處理層502較壓電層500寬，則對準切口571可形成在位於壓電層500外部的處理層502中。

如第26圖所示，對準狹槽582係形成於壓電層500中(步驟950，第35圖)。投入鋸子在處理層502之頂表面可製作出對準狹槽582。此步驟形成半圓形輪廓之切口。為減少破壞或削弱組件(壓電層500及處理層502)的風險，對準狹槽582係與對準切口571成直角且僅有幾個對準狹槽形成。對準狹槽582僅需夠深以與對準切口571相交。

如第27圖所示，處理層502之上視圖顯示切口571與狹槽582之交叉處有穿透孔585。穿透孔585可用以使壓電層500對準模組主體124。

參照第28圖，一層接合材料，例如BCB 512係旋轉塗佈在壓電層500上或是模組主體124上(步驟955，第35圖)。

參照第29圖，壓電層500與模組主體124係對準且設置在一起，使得隔離切口148在下降處118上方以及底切口544係在上升處108及晶片邊緣之間。在模組主體124中的腔體116係分開，使得當壓電層500與模組主體124設置在一起時，腔體116係與導電層504調準，而此導電層位在每一個井切口503之間。腔體116可以很窄，與位在井切口503間的壓電層500一樣寬或較寬。模組主體124可具有噴嘴膠覆蓋在基材530上，此基材係在對準步驟前接合至噴嘴矽層132上，以避免碎片進入噴嘴開口120內。壓電層500及模組主體124係接合在一起(步驟960，第35圖)。

參照第30圖，覆蓋基材530之噴嘴膠被移除。實例中，組件設置在石英爐中並以大約200℃溫度烘烤40小時以合成BCB。膠帶535，例如UV膠帶，可應用在噴嘴上。矽處理層502及部分壓電層500係藉由磨削加以移除(步驟965，第35圖)。膠帶535可以被移除且可應用薄膠帶。壓電層500係被再次磨削且以氟硼酸清洗(步驟970，第35圖)。壓電層500需足夠薄，如此所有形成在壓電層500中的切口(井切口503及底切口544)係顯露出來。當製程完成時，壓電層500可少於20微米，例如大約15微米。

參照第31圖，上層導電層係設置在壓電層140上，例如藉由濺鍍導電層的方式(步驟970，第35圖)。此導電材料可以與上述第一導電材料有關之材料。上層導電層可利用光微影蝕刻以形成電極斷口160且以移除下降處118上方之膜層142上的金屬。或者，光罩或剝落技術可用以將上層導電層圖案化。藉由在接地連線空隙144中壓電層500之側壁上的導體而使上層導電層之一部分連接至第一導電層505，藉此形成捲起之連線150。

參照第32圖之上視圖，上層電極156可以比每一個致動器之壓電層140較窄。位於壓電島狀物上的上層電極可以比壓電島狀物的寬度一樣或較窄。上層電極可包含接觸墊162，其藉由較薄連接器170而連接至電極的主要區域。實例中，上層電極係較抽氣腔體窄。上層電極與抽氣腔體的寬度比率可以大約是0.5至大約1.2，例如大約0.65至大約0.9。此外，設置在腔體上的壓電島狀物可以與腔體的寬度一樣或較窄。若壓電島狀物比抽氣腔體較寬，例如大約在10及20微米之間，則在抽氣腔體間的側壁可支持壓電島狀物。形成比腔體要寬的壓電島狀物，可在接合過程中讓較大的壓力施加在MEMS主體及壓電層組件上，使壓力施加過程中可減少壓電部分撞擊穿透膜層。若下層電極係接地電極，則每一個壓電致動器之接地電極可連接在一起或每一個結構之接地係為分開的。

每一個致動器之壓電層140係與鄰近之致動器完全隔開。矽膜層142不具有切口於致動器之間。

參照第33A及33B圖，切口可形成在組件中以分隔晶片與組件(模組基材124與致動器122)。切口可形成於壓電層500之背側周圍內以挖出在底部矽層136之基準點。一旦基準點被定位以後，基準點可用分割道561對準(步驟980，第35圖)。切割口環繞每一個晶片。

參照第33C圖，製作切割口562使得其不會與形成在基材前側內的分割道561相交。分割道561可定義出每一個晶片的界線。分割道561可位於這些特徵所處之區域外部。參照第33D圖，組件的剖面圖顯示兩個鄰近之晶片，分割道561未與另一個相交。再者，分割道561係以未相交片段形成，且矽565之突出部係在相交發生處產生。因此，若有缺口於製程或測試過程中發生在一個晶片裡，僅有鄰近之晶片(在填充通道113的對側上)會受影響，而不是所有在基材上的晶片會被影響。分割道561及切割口562形成並與填充通道113對準。可透過手動地沿著切割道561破壞組件而將晶片間彼此分開(步驟985，第35圖)。

參照第36A、36B、36C、37及38圖，每一個晶片可具有一或多個液滴噴口。對具有數個液滴噴口之晶片而言，例如一、二或十個之液滴噴口可設置在單一列之水平墨水流動路徑及致動器上。若許多液滴噴口形成在單一晶片上，此液滴噴口可設置在具有噴嘴有更換列之兩水平列上。噴嘴可成列設置，或者，噴嘴可稍微一個接一個的並列。

這些模組可用在印表機上以供膠版印刷之更換。模組可用以選擇性沈積光滑乾淨之塗佈在印刷材料或列印基材上。噴頭及模組可用以輸配或沈積各種流體，包含非影像形成流體。例如，三維模型糊膠可選擇性地被沈積以建模。生物樣本可沈積在分析陣列上。

由本文闡述應可瞭解本發明，任何於此闡述的技術可與其他技術結合以達成說明書中的目的。例如任何上述技術可與美國專利申請號10/189947中的技術與裝置結合，此申請案係於2002年7月3日申請，在此係以參考方式併入該案之全文內容。實例中，在噴嘴層結合至模組基材上之前，壓電致動器係固定在模組基材上。因為以上方法可再現形成高度均勻且厚度小於15微米之膜層，所以此方法可用在除了列印裝置外的微機電元件上。例如，高度均勻薄膜可與換能器一起使用。進一步之實施例係於後附之專利申請範圍中闡述。

利用本文闡述之方法可克服習知形成壓電致動器時的困難。由預燃之壓電材料形成的壓電層可允許使用一種主體可能會受到傷害之技術來處理壓電材料。例如，若壓電致動器與主體分開形成，則壓電材料可被燒結至一個溫度而產生較好之燒成與磨粒成長。然而其他之MEMS元件可能無法承受相同之高溫。此外，表體壓電材料可比濺鍍或溶膠凝膠形成之壓電材料可具有較高之d係數、介電常數、耦合係數、堅硬度及密度。藉由其他方式形成之壓電材料，如藉由溶膠凝膠法應用至主體上，可需要其他添加物在壓電前驅物中。添加物常燃燒殆盡，因此產生比與主體分開形成之表體壓電材料較不緊密之壓電材料。吹拂主體上的壓電材料可使此材料包含較少，甚至沒有，之添加物。此外，表體材料可在壓力下燃燒。較高之溫度及壓力使材料較緊密，此通常可改進材料的性質，且特別可減少材料中的空洞數量。空洞可產生電性短路及破壞元件。

然而，處理預燃之大片壓電材料以形成壓電致動器可能導致風險。例如，當壓電層接合至主體後，才將壓電層切割成個別分開之致動器，則會有切割至腔體主體的風險，而此可能造成漏電。相反地，若切割壓電材料不夠深，則會在鄰近之結構間留下突出部。若切割不均勻，則每一個結構可能對相同能源輸入具有不同程度之壓電應答，且在結構之間可發生交互干擾。因鋸刀磨損或與壓電層相關之切鋸位置改變，而會發生切割深度不均勻。

在接合壓電材料至腔體主體上之前，利用磨削及切割壓電材料可以產生均勻厚度之壓電致動器。遍佈單一致動器之壓電部分可以有均勻厚度。遍佈整群致動器之致動器亦可具有非常均勻之厚度。舉個例子說明在晶片中所有結構所能達到的尺寸均勻性；每一個結構可具有壓電致動器之寬度在大約25及200微米之間，或大約150微米寬；而晶片之每一列具有大約100及200個結構且在晶片中所有壓電致動器之厚度差異可以小至2微米。切割單獨之島狀物之後接著磨削壓電材料可形成具有彼此平行之頂表面及底表面的島狀物。利用網版方式或藉由沈積陶瓷材料之胚片、圖案化陶瓷材料及燒結此陶瓷材料之方法可能無法達成此形狀。例如燒結胚片、網版及溶膠凝膠應用等方法，可形成不具有矩形橫截面之壓電致動器。例如，這些方法可形成具有平面之底部及彎曲之頂部或剖面顯示出矩形上層角落被移除之致動器。藉由切割在表體壓電材料上之島狀物，致動器之寬度與長度的厚度可以非常均勻。尺寸具有高度均勻性之壓電致動器可顯示出非常均勻之壓電性質。

在接合壓電材料前形成切口，可有助於捲起之電極結構的形成。捲起之電極結構為底部電極產生接觸區域，底部電極係在壓電層之頂部。捲起之電極結構可簡化積體電路至致動器間之連線。

形成比抽氣腔體的寬度較窄之致動器，能集中致動器在膜層最彈性部分上方的置換。較窄之致動器，則需要較少之電壓以啟動壓電材料。頂部電極可較壓電層窄，以集中在壓電層中央部分之電壓。此可減少在壓電層上之壓電力。形成比壓電層較窄之上層電極會使得致動器對輸入電壓有較佳應答。較佳之致動器應答，可使施加在致動器上之元件電壓較低以達到需求之致動器應答。形成比抽氣腔體較寬之致動器的優點在於圍繞在抽氣腔體的側壁可支持致動器。若側壁支持抽氣腔體，則致動器穿透膜層的風險會減少。特別是，若壓力施加在致動器上，例如在接合製程過程中，則損害元件之可能性可減少。

在將壓電層接合至處理層之後，將相對厚之壓電層薄化，可加速形成致動器之製程。在將壓電層接合至腔體主體前，若壓電層未達合適之作業厚度，則在接合後會需要較久的薄化製程。而且，處理層材料最好比壓電層要堅硬。當組件加熱時，堅硬之處理層可使組件延伸接近處理材料的熱膨脹處。然而，在壓電層貼附至處理層之前，將壓電層薄化至其最終厚度可能需要傷害壓電層以達到其需求厚度。在薄化過程中，處理層提供一種基座以固定壓電材料。若薄化壓電層之裝置在薄化製程中可固定處理層甚於固定壓電層，則較不可能發生固定元件干擾薄化製程的情況。實例中，處理層係被夾在薄化裝置上且磨輪磨削壓電層至需求厚度。因為夾箝僅需接觸處理層，所以夾箝不會影響磨輪。

磨削可使一些暴露之磨粒從壓電材料中鬆開。此外，磨削形成似糊膠狀基材，此似糊膠狀基材包含破碎之壓電材料碎片。在磨削過程中，似糊膠狀基材可沈積在壓電層上。似糊膠狀基材及鬆開之磨粒可在壓電層及導電層的接合中產生間隙。這些間隙的程度隨著點對點變化且造成性能上的差異。

在磨削後清洗壓電材料可移除壓電材料與糊膠中鬆開的磨粒而使壓電材料表面存在大部分完全固定之壓電材料磨粒。清洗步驟形成較粗糙的表面，但可改進壓電材料之壓電特性的效率及均勻性，其中壓電材料具有鬆散壓電磨粒之平坦表面。在磨削之後清洗壓電材料亦改進用以鋪設導電材料的表面。若表面沒有糊膠及材料的鬆散磨粒，則可減少存在於導電材料與黏性壓電材料間的間隙。

在接合壓電材料至主體上以前，利用接合壓電材料至處理層上，可控制壓電材料之熱膨脹。當壓電材料及腔體主體被加熱以形成在兩基材間的接合時，此壓電材料(或其他合適之壓電材料)及用以形成主體之材料可以不同之速率膨脹，特別是若主體係由壓電材料以外之材料，如矽，構成時。然而，因熱改變而造成的壓電材料之膨脹及收縮是可變的。亦即，被加熱的壓電材料及被冷卻至原本溫度之壓電材料可能不會立即回到其原本的大小。熱膨脹及收縮的速率可隨著不同因素而變化，例如此材料在多久以前被支撐起以及此材料已經過多少次的熱循環。由於加熱而造成的腔體主體及壓電材料大小的改變可影響腔體主體與分隔切口的對準。

若構成處理層的材料係與構成主體的材料相同，則處理材料可控制壓電材料的膨脹係數，使得壓電材料與主體的膨脹速率可以大致上相同。特別是，當處理層較壓電材料厚時，處理層可迫使壓電材料與處理層一起膨脹或收縮。實例中，壓電材料係為PZT而處理層係為矽，其中矽層之厚度為PZT層的10倍。矽大約較PZT堅硬3倍左右。由於厚度及堅硬度的差異，矽具有之彈性係數為PZT的30倍。具有較佳彈性係數的矽材料超越其他材料的膨脹與收縮，因此使得PZT得以與矽以同速率膨脹。

任何對上述形成噴嘴的製程皆可加以修飾。實例中，所有蝕刻皆發生在噴嘴層之背側。另一個實例中，絕緣層係不會從噴嘴層上移除。為完成噴嘴，可加以蝕刻絕緣層，使得開口之側壁係大致上與噴嘴出口的側壁相同。或者，在絕緣層上開口之側壁可與噴嘴出口的側壁不同。例如，噴嘴入口可具有一端逐漸變的尖細之側壁，其通向形成於絕緣層中的水平側壁部分。在絕緣層中開口之形成可發生在將噴嘴層貼合至流動路徑模組的步驟之前或之後。

在分開之基材上形成噴嘴的潛在缺點係為噴嘴的深度可能侷限在特定範圍的厚度上，例如大於大約200微米。處理基材使其較200微米薄可能導致產量下降，因為損害及破壞基材的可能性升高。基材通常應該夠厚以在製程中有利於基材支撐。若噴嘴形成在SOI基材之一層中，則在噴嘴形成前，此層可被磨削至需求厚度，此厚度係為可提供支撐之不同厚度。在製程中，支撐層亦提供可被抓緊的部分而不會干擾噴嘴的製程。

在層中先形成具有需求厚度之噴嘴，可減少當噴嘴層結合至流動路徑模組後除去噴嘴層的這一個步驟。在噴嘴層與流動路徑模組結合之後磨削支撐層，不會留下對磨削溶液或廢棄磨削材料可進入之流動路徑特徵。當噴嘴層與流動路徑模組結合之後移除絕緣層，絕緣層可被選擇性移除使得下墊矽層不會被蝕刻。

使用兩種製程的噴嘴成形製程可形成具有複雜形狀之噴嘴。一個非等向性之背側蝕刻可形成金字塔平截頭體形狀之凹槽，其具有一個在基材表面之底座、傾斜或一端逐漸變的尖細的側壁以及在基材中凹陷的面。一種半徑大於金字塔平截頭體狀之凹陷表面的前側蝕刻，將金字塔平截頭體狀之凹陷表面由凹槽及噴嘴上移除。此技術移除任何大致上平坦之表面，其係與墨水由噴嘴流出之方向成直角。此可減少陷在噴嘴中的空氣。亦即，利用非等向蝕刻形成之一端漸變尖細的側壁可使墨水流動阻力低，而在填充過程中可容納大量的新月型障礙物而不會吸入空氣。一端漸變的尖細之噴嘴順利地轉變至噴嘴開口的平直水平側壁，減少從側壁而來之流動會分開。噴嘴開口之平直水平側壁可引導由噴嘴流出的墨水流或液滴。

若噴嘴開口未具有比金字塔型平截頭體的凹陷表面要大的直徑，則非等向性蝕刻的深度直接影響噴嘴入口及噴嘴出口的長度。非等向性蝕刻深度係由蝕刻的時間以及蝕刻發生時的溫度而決定，且其難以控制。DRIE蝕刻的形狀可比非等向性蝕刻的深度較易控制。藉由相交噴嘴出口的側壁與噴嘴入口的一端較尖細側壁，各種非等向性蝕刻的深度不會影響最後的噴嘴形狀。因此，相交噴嘴出口的側壁與噴嘴入口的一端較尖細側壁，可在單一列印頭與多個列印頭中產生高度均勻性。

在蝕刻製程中，將基材間融熔接合可為模組基材提供支撐。若矽基材未經過退火，則融熔接合提供了一個穩定但暫時的結合。犧牲材可使蝕刻製程中不需要形成底切，底切發生在當二種不同材料被蝕刻時之接面處。犧牲材可防止冷卻劑進入蝕刻腔體中。當蝕刻的一部份完成，而其他部分尚未完成時，犧牲材可防止過度蝕刻。犧牲材亦可避免無用的碎片在支撐過程中進入蝕刻基材的孔洞或凹槽中。

機械分隔元件可分隔已融熔接合之基材而不需要人工進行繁雜的程序。元件中包含感測器，則合適的壓力可在分隔過程中施加在基材上而不會有損傷基材的風險。

本發明之數個實施例已於上文中闡述。然而，在不脫離本發明之精神與範圍內，當可做各種之更動與修飾。因此，其他的實施例仍落入後附之專利申請範圍中。

100．．．模組

112．．．供給路徑

116．．．抽氣腔體

118．．．下降處

120．．．噴嘴開口

122．．．致動器

124．．．模組主體

132．．．噴嘴矽層

140．．．壓電層

142．．．膜矽層

148．．．隔離區

150．．．捲起之連線

152．．．接地電極

156．．．驅動電極

200．．．矽基材

210．．．前側

215．．．背側

225．．．正光阻

230．．．氧化層

234．．．光阻

240．．．犧牲材

300．．．基材

302．．．絕緣層

310．．．處理層

357．．．凹陷表面

366．．．凹槽

402．．．氧化層

406．．．處理層

500．．．壓電層

502．．．處理層

503．．．井切口

544．．．底切口

561．．．分割道

562．．．切割口

571．．．對準切口

582．．．對準狹槽

600．．．機械元件

610．．．基材支持件

620．．．分隔構件

630．．．分隔單元

650．．．馬達

660．．．控制器

第1圖係為液滴射出MEMS元件的剖面圖；第2圖係為液滴射出MEMS元件中三個電極的上視圖；第3圖繪示一個矽基材；第4圖係為部分蝕刻的矽基材之剖面圖；第5圖係為部分蝕刻之矽基材接合至犧牲材之剖面圖；第6圖係為具有圖案光阻與氧化層之部分蝕刻矽基材的剖面圖；第7圖係為具有圖案光阻與氧化層之部分蝕刻矽基材的剖面圖；第8圖係為穿透孔完成後的矽基材之剖面圖；第9圖係為抽氣腔體形成後的矽基材之剖面圖；第10圖繪示犧牲材之已被移除之蝕刻基材；第11圖繪示用以分隔已接合之基材的機械元件圖；第12圖係為用以分隔已接合之基材的機械元件剖面圖；第13圖繪示接合至第二犧牲材之蝕刻基材；第14圖繪示用以形成噴嘴層之具有元件層的絕緣層上覆矽基材；第15圖繪示在非等向蝕刻後之絕緣層上覆矽基材；第16圖繪示在非等向蝕刻後之絕緣層上覆矽基材之上視圖；第17圖繪示接合至二個絕緣層上覆矽基材的蝕刻基材之剖面圖；第18圖繪示具有曝光膜層與曝光噴嘴層的蝕刻基材之剖面圖；第19圖繪示具有蝕刻特徵之單晶矽基材；第20圖係為具有噴嘴開口的噴嘴層之剖面圖；第21圖繪示接合至處理層之壓電層；第22圖繪示薄化後的壓電層；第23圖繪示形成底切口及導電層之後的壓電層；第24圖係為形成額外切口後的壓電層之底視圖；第25圖係為具有對準切口形成其中的壓電層之剖面圖；第26圖係為具有對準狹槽形成其中的處理層之剖面圖；第27圖係為形成對準切口與狹槽之後的處理層之上視圖；第28圖係為接合層已形成其上之壓電層之剖面圖；第29圖繪示相接合之模組基材與壓電層；第30圖繪示移除處理層之後的組件；第31圖繪示形成上層導電層後的組件；第32圖係為形成在壓電島狀物上的三個電極之上視圖；第33A、33B、33C、33D圖繪示基材與分割道上的晶片位置以及用以分隔晶片與基材之位在晶片附近的切割口；第34圖係為形成模組基材之流程圖；第35圖係為形成壓電島狀物及完成MEMS的製程流程圖；第36A、36B及36C圖繪示具有一或多個結構之晶片：第37圖係為噴嘴開口之底視圖；第38圖係為晶片實例之透視圖；在各種圖式中同樣之參照符號係標示同樣之各種元件。

200．．．矽基材

240．．．犧牲材

610．．．基材支持件

620．．．分隔構件

630．．．分隔單元

650．．．馬達

660．．．控制器

670．．．薄側

680．．．主要面

Claims (30)

1. 一種蝕刻一矽基材之方法，包含：接合一第一矽基材至一犧牲矽基材上；在完成接合後，自該第一矽基材之一暴露表面蝕刻該第一矽基材，上述蝕刻貫穿該第一矽基材並進入該犧牲矽基材之一平坦表面，該平坦表面相鄰於該第一矽基材；以及施加一壓力至該第一矽基材與該犧牲矽基材之一界面上以造成該第一矽基材與該犧牲矽基材分開，其中施加一壓力至一界面上係持續而直到該第一矽基材完全與該犧牲矽基材分開。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中接合該第一矽基材至該犧牲矽基材上會產生凡得瓦力於該第一矽基材與該犧牲矽基材之間。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中蝕刻該第一矽基材包含一深層反應式離子蝕刻。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中施加一壓力至該第一矽基材與該犧牲矽基材之該界面上的步驟包含按壓一具有尖銳邊緣之構件於該界面上。
5. 如專利範圍第1項之方法，其中接合該第一矽基材至該 犧牲矽基材的步驟發生在室溫下。
6. 如專利範圍第1項之方法，其中該第一矽基材與該犧牲矽基材各自包含相對的平坦面與一薄邊緣，以及施加一壓力至一界面上包含施加平行於該平坦面之壓力。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中蝕刻包含蝕刻至該犧牲矽基材。
8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中施加一壓力至該界面上包含按壓一尖銳邊緣至該薄邊緣。
9. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該構件包含具有該尖銳邊緣之一金屬刀片。
10. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中施加一壓力包含將該尖銳邊緣由該第一矽基材與該犧牲矽基材之間滑過。
11. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該界面係界定一平面，且以平行於該平面的方式施加該壓力。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中施加一壓力包含將具有該尖銳邊緣之該構件移向該界面之一中心。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，進一步包含感應該構件所施加之壓力。
14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，進一步包含當所感應到的壓力超過臨界值時停止該構件移向該界面之該中心之動作。
15. 如申請專利範圍第13項所述之方法，進一步包含避免該尖銳邊緣移動至預定位置之外。
16. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中施加一壓力包含將多個分離構件之多個尖銳邊緣向內按壓。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中按壓多個尖銳邊緣包含以六或八個分離構件按壓。
18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該多個分離構件在該第一矽基材與該犧牲矽基材之周圍以等角間距間隔。
19. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含在接合該第一矽基材至該犧牲矽基材之前蝕刻該第一矽基材。
20. 一種用於分開兩已接合基材之設備，包含：一基材支撐構件；一或多個分隔構件；以及一機構，係連接至至少一個分隔構件上，其中該機構轉移該至少一個分隔構件朝向由該基材支撐構件支持之一基材之一中心。
21. 如申請專利範圍第20項之設備，其中該分隔構件包含一薄邊緣部分。
22. 如申請專利範圍第20項之設備，其中該分隔構件包含一金屬刀片。
23. 如申請專利範圍第20項之設備，其中該基材支撐機構係以一上下方向而可開動。
24. 如申請專利範圍第20項之設備，其中該機構包含一馬達。
25. 如申請專利範圍第20項之設備，更包含一感測器以偵測由該一或多個分隔構件施加的壓力。
26. 如申請專利範圍第25項之設備，更包含一控制器，係根據來自該感測器接收的訊號以移動該至少一個分隔構 件。
27. 如申請專利範圍第20項之設備，更包含一控制器，當壓力超過一臨界壓力時，可用以停止該至少一個分隔構件之向內移動。
28. 如申請專利範圍第20項之設備，包含六個分隔構件。
29. 如申請專利範圍第20項之設備，包含八個分隔構件。
30. 如申請專利範圍第20項之設備，包含二或多個分隔構件，其中該些分隔構件在該支撐構件附近以相等的間隔相距。