独石流体喷射装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种独石流体喷射装置及其制造方法，该独石流体喷射装置包括：衬底，具有第一表面，且上述衬底中具有流体通道；保护层，形成于上述衬底的上述第一表面上；电镀起始层，形成于上述保护层上方；金属结构层，形成于上述电镀起始层上，此金属结构层与上述衬底的上述第一表面间形成流体腔，且上述保护层与上述金属结构层中具有喷孔，与上述流体腔连通。上述独石流体喷射装置还可包括化学稳定的金属薄膜，形成于上述金属结构层上，且上述化学稳定的金属薄膜从此金属结构层上表面延伸至上述喷孔内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种独石(monolithic)流体喷射装置及其制造方法，特别地，涉及一种改善工艺良率及稳定性并简化工艺的流体喷射装置及其制造方法。
技术介绍
公知的流体喷射装置可分为喷孔片贴合及独石工艺两种，其中喷孔片贴合的方式是利用半导体工艺形成加热元件及钝化保护层后，再利用感光性厚膜光致抗蚀剂在加热元件上进行流体腔及流体通道的制作，之后再以接合剂将金属喷孔片对位贴合于厚膜光致抗蚀剂上，而完成喷射晶片的结构制作；对于独石流体喷射装置，其流体腔主要由基材与结构层组成，而结构层又由多层不同时间点所形成的薄膜所组成。目前流体喷射装置大多应用于喷墨头、燃料喷射器、生物科技的药剂注射、微全分析是统(μ-TAS)与无光罩线路系统等范围，其中喷墨头更是大量地使用热趋气泡式设计。图1显示一种公知的美国专利No.6102530的独石流体喷射装置1，始于硅衬底10，且在硅衬底10上形成结构层12，在硅衬底10和结构层12之间形成流体腔14，用以容纳流体26；而在结构层12上设有第一加热器20、以及第二加热器22，第一加热器20用以在流体腔14内产生第一气泡30，第二加热器22用以在流体腔14内产生第二气泡32，以将流体腔14内的流体26射出。公知的独石流体喷射装置的结构层为金属层，其材料可为金、铂、镍或镍合金；流体通道的制作方式是使用公知的各向异性蚀刻方式，蚀刻晶片以形成流体通道；而流体腔的制作方式是利用牺牲层蚀刻的技术，其为利用半导体工艺在芯片上沉积氧化硅薄膜作为牺牲层，再利用氮化硅及氧化硅薄膜对蚀刻液选择比不同的特性，在经过牺牲层移除后，以各向异性蚀刻在芯片上形成。然而，由于一般的氧化硅薄膜的沉积需要相当的高温，且需要利用氢氟酸进行薄膜的蚀刻及去除，这样的工艺在稳定性上有其一定的限制而无法达到理想的最佳参数，基于工艺稳定性及操作困难度而言，高分子材料大都可用常见的一些有机溶剂即可移除，因此利用高分子材料做为牺牲层的工艺便成为另一种成本低、工艺稳定的选择。独石流体喷射装置的结构层为金属层，常用微电铸或电镀工艺来制作，在电镀工艺之前必须先在牺牲层上制作出电铸起始导电层，传统上主要的方法是利用溅镀或电子束蒸镀技术的方式沉积一层厚度较薄的金属薄膜以作为电镀起始层(under bump metallurgy，UBM)。在结构层完成后，必须把牺牲层及流体腔内的电镀起始层完全移除，才可以避免牺牲层及电镀起始层的残留，而造成电镀起始层与填装的流体产生化学反应。而在制作电镀起始层以及移除牺牲层和电镀起始层时常会发生许多的问题。例如制作电镀起始层时，因溅镀或蒸镀的高温工艺而导致牺牲层材料变质而无法完全移除；移除牺牲层和电镀起始层时，严重的电镀起始层底切，将造成金属结构层剥落及电镀起始层移除不完全等。基于上述缺点，因此需要一种。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的主要目的是提供一种独石流体喷射装置及制造方法，在电镀起始层下方设置保护层，在形成电镀起始层的高温工艺时，可保护牺牲层不会产生变质，且可改善移除牺牲层及电镀起始层时的工艺稳定度。借助于在牺牲层结构上形成保护层，可改善移除电镀起始层及牺牲层时的底切及移除不完全的现象，由此提升工艺良率。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供一种独石流体喷射装置的制造方法，包括提供衬底，且上述衬底具有第一表面和第二表面；在上述衬底的上述第一表面上形成图案化牺牲层；在上述图案化牺牲层上形成图案化保护层；在上述衬底的上述第一表面上形成电镀起始层，且覆盖该图案化保护层；在上述电镀起始层上形成图案化光致抗蚀剂层；在暴露的上述电镀起始层上形成金属结构层，且上述金属结构层与上述图案化光致抗蚀剂层相邻；移除上述图案化光致抗蚀剂层与上述图案化光致抗蚀剂层下方的上述电镀起始层及上述图案化保护层，以形成一喷孔。上述独石流体喷射装置的制造方法，还包括由蚀刻上述衬底的上述第二表面，在上述衬底中形成流体通道，以露出上述图案化牺牲层；接着，进一步包括移除上述图案化牺牲层，以形成流体腔，且此流体腔与上述喷孔及上述流体通道连通；在上述金属结构层上形成化学稳定的金属薄膜。其中上述独石流体喷射装置的制造方法中的保护层具有化学稳定性及隔绝热的能力，此保护层可隔离电镀起始层与喷液间的接触，所以本专利技术可不需移除电镀起始层，因此，可避免移除电镀起始层造成底切效应而导致金属结构层剥落，且此保护层还可吸收或阻绝在溅镀或蒸镀时的高温工艺所产生的热，以保护牺牲层不会因高温而变质，从而利于后续移除牺牲层步骤时，此牺牲层不会因变质而造成残留。本专利技术还提供一种独石流体喷射装置，包括衬底，具有第一表面，且上述衬底中具有流体通道；保护层，形成在上述衬底的上述第一表面上；电镀起始层，形成于上述保护层上方；金属结构层，形成于上述电镀起始层上，此金属结构层与上述衬底的上述第一表面间形成流体腔，且上述保护层与上述金属结构层中具有喷孔，与上述流体腔连通。上述独石流体喷射装置还包括化学稳定的金属薄膜，其形成在该金属结构层上，且该化学稳定的金属薄膜从该金属结构层上表面延伸至该喷孔内。其中上述独石流体喷射装置中的保护层具有化学稳定性及隔绝热的能力，此保护层可隔离电镀起始层与喷液间的接触，所以本专利技术可不需移除电镀起始层，因此，可避免移除电镀起始层所造成的底切效应，而导致金属结构层剥落，且此保护层还可吸收或阻绝在溅镀或蒸镀时的高温工艺所产生的热，从而保护牺牲层不会因高温而变质，以利于后续移除牺牲层步骤时，此牺牲层不会因变质而造成残留。附图说明图1是一种公知的独石流体喷射装置的剖视图；图2a-2n是本专利技术的独石流体喷射装置第一实施例的一系列工艺剖视图；图3是本专利技术的独石流体喷射装置第二实施例的剖视图。主要元件符号说明1～独石流体喷射装置；10～硅衬底；12～结构层；14～流体腔； 20～第一加热器；22～第二加热器；26～流体通道；30～第一气泡；32～第二气泡；100a～独石流体喷射装置；100b～独石流体喷射装置；200～衬底；201～驱动电路；202～加热器；204～牺牲层；204a～图案化牺牲层；205～图案化光致抗蚀剂层；206～保护层；206a～图案化保护层；207～图案化光致抗蚀剂层；208～电镀起始层；209～图案化光致抗蚀剂层；210～金属结构层；211～喷孔；212～流体通道；216～流体腔；214～化学稳定的金属薄膜；301～第一表面；302～第二表面。具体实施例方式以下利用工艺剖视图更详细地说明本专利技术优选实施例的流体喷射装置及其制造方法。图2a至2n及图3显示优选实施例的工艺中间阶段剖视图，在本专利技术各实施例中，相同的符号表示相同的元件。请参照图2a，其显示第一实施例中，形成流体喷射装置100a的起始步骤。首先，提供例如硅的衬底200，其具有第一表面301与第二表面302。在衬底200的第一表面301上设置驱动电路201以及加热元件202。加热元件202优选为由电阻层构成的气泡产生器，其中驱动电路201以及加热元件202是由半导体工艺形成。请参照图2b及2c，其显示在衬底200的第一表面301上形成厚度为10～40μm的牺牲层204，且牺牲层204覆盖驱动电路201以及加热元件202。牺牲层204是由化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposit本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种独石流体喷射装置的制造方法，包括：提供衬底，且该衬底具有第一表面及第二表面；在该衬底的所述第一表面上形成图案化牺牲层；在该图案化牺牲层上形成图案化保护层；在该衬底的所述第一表面上形成电镀起始层，且覆盖该图 案化保护层；在该电镀起始层上形成图案化光致抗蚀剂层；在暴露的该电镀起始层上形成金属结构层，且该金属结构层与该图案化光致抗蚀剂层相邻；移除该图案化光致抗蚀剂层与该图案化光致抗蚀剂层下方的该电镀起始层及该图案化保护层，从 而形成喷孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈光仁，陈苇霖，洪益智，
申请(专利权)人：明基电通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]