扩张流体通道的制作方法技术

一种扩张流体通道的制作方法，包括下列步骤：　　　　提供一基底，具有一第一面及一第二面，且该第二面相对于该第一面；　　　　形成一图案化牺牲层于该基底的第一面上；　　　　形成一结构层于该基底的第一面上且覆盖该图案化牺牲层；　　　　沿该基底的第二面蚀穿该基底，以形成一流体通道连接该牺牲层；　　　　去除部分该牺牲层以形成一第一流体腔；以及　　　　去除剩余部分的该牺牲层以扩增该第二流体腔。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种流体喷射装置及其制作方法，特别涉及一种利用多阶段的牺牲层去除与各向异性蚀刻技术，以达到扩张流体通道的流体喷射装置制作方法。
技术介绍
目前流体喷射装置大多运用于喷墨头、燃料喷射器等元件上，其中喷墨头更是大量的使用热趋气泡式设计。图1显示一种现有美国专利号6,102,530的单石化的流体喷射装置1，其以一硅基底10作为本体，且在硅基底10上形成一结构层12，而在硅基底10和结构层12之间形成一流体腔14，用以容纳流体26；而在结构层12上设有一第一加热器20、以及一第二加热器22，第一加热器20用以在流体腔14内产生一第一气泡30，第二加热器22用以在流体腔14内产生一第二气泡32，以将流体腔14内的流体26射出。上述的单石化的流体喷射装置1制作步骤依序为提供一晶片作为硅基底10，且在硅基底10上形成一结构层12，并在硅基底10和结构层12之间形成一图案化牺牲层。接着，设置流体致动装置于结构层12上。然后，在结构层12上形成一保护层，之后在保护层。对硅基底背面进行各向异性蚀刻，直至牺牲层裸露，以形成流体通道。去除牺牲层并再一次对硅基底进行各向异性蚀刻，以得到一扩大的流体腔。最后，依序蚀刻保护层、结构层形成相互连通的一通孔，其中通孔与流体腔连通。然而，在现有的单石化的流体喷射装置的制作方法中，通常以表面为<100>方向的单晶硅晶片作为基底，在进行各向异性蚀刻时，会沿其晶格方向形成侧面与基底表面为54.7度交角的四方锥。上述的制作流程可以提供单石化流体通道结构制作，但是相对的也由于硅晶片在各向异性蚀刻的特性，在扩大流体通道的同时亦使得流体通道的出口端及入口端的尺寸扩大。若流体通道入口端尺寸扩大，则会降低晶粒的排列密度以及致使流体喷射装置的结构强度降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用多阶段的牺牲层去除与各向异性蚀刻步骤，在不增加流体通道入口端大小的条件下，达到扩张流体通道入口的制作方法。根据上述目的，本专利技术提供一种，包括下列步骤提供一基底，具有一第一面及一第二面，且该第二面相对于该第一面；形成一图案化牺牲层于该基底的第一面上；形成一结构层于该基底的第一面上且覆盖该图案化牺牲层；施以光刻及蚀刻工艺于该基底的第二面，以形成一流体通道，以露出该牺牲层；去除部分该牺牲层以形成一第一流体腔；扩增该第一流体腔及流体通道的出口端；以及去除剩余部分的该牺牲层以形成一第二流体腔。在一优选实施例中，其中更包括形成一流体致动元件、一驱动电路连接该流体致动元件以及一保护层覆盖该流体致动元件与该驱动电路于该结构层上。应了解的是牺牲层的材质是硼硅酸磷玻璃(BPSG)、硅酸磷玻璃(PSG)或氧化硅。而结构层的材质是低应力的氮化硅(SiON)。在另一优选实施例中，其中扩增该第一流体腔及流体通道的出口端步骤以氢氧化钾(KOH)溶液、四甲基氢氧化氨(Tetramethyl AmmoniumHydroxide，TMAH)溶液或乙二胺邻苯二酚(Ethylene Diamine Pyrochatechol，EDP)溶液进行各向异性蚀刻。在另一优选实施例中，更包括以上述溶液进行湿蚀刻，以扩增第二流体腔步骤。在另一优选实施例中，更包括蚀刻结构层以形成连通第二流体腔的一喷孔，其中流体藉以经过喷孔脱离流体喷射装置。以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本专利技术。附图说明图1为现有单石化的流体喷射装置的示意图；以及图2～7显示本专利技术的利用多阶段的牺牲层去除与各向异性蚀刻，以达到扩张流体腔的流体喷射装置制作方法。附图标记说明现有技术部分(图1)1～现有流体喷射装置；10～硅基底；12～结构层；14～流体腔；20～第一加热器；22～第二加热器；26～流体。本专利技术部分(图2～7)100～单晶硅基底；1001～基底的第一面；1002～基底的第二面；101～氮氧化硅(SiON)层；105～开口；110～牺牲层；120～结构层；130～流体致动装置；140～讯号传送线路；150～保护层；155～讯号传送线路开口；160～喷孔的预开口；165～喷孔；500～流体通道；500b～流体通道出口端；600a～第一流体腔；600b～扩大的第一流体腔；600c～第二流体腔。具体实施例方式图2～7为显示本专利技术的利用多阶段的牺牲层去除与各向异性蚀刻技术，以达到扩张流体通道的出口端的流体喷射装置制作方法。请参见图2，提供一基底100，具有一第一面1001及一第二面1002，且该第二面相对于该第一面，例如一单晶硅基底。形成一图案化牺牲层110于单晶硅基底100的第一面上。牺牲层110可为硼硅酸磷玻璃(BPSG)、硅酸磷玻璃(PSG)或其他氧化硅材质。接着，顺应性形成一图案化结构层120于基底100上，且覆盖图案化牺牲层110。结构层120可由化学气相沉积法(CVD)所形成的低应力的氮氧化硅(SiON)层，其应力介于100～200百万帕(MPa)为佳。于此同时，于单晶硅基底的第二面1002上亦形成一低应力的氮氧化硅(SiON)层101。在一优选实施例中，其中更包括形成一流体致动元件130、一讯号传送线路140连接流体致动元件130以及一保护层150覆盖流体致动元件130与讯号传送线路140于结构层120上。首先，形成一图案化电阻层130于结构层120上，以做为加热器。电阻层系由物理气相沉积法(PVD)，例如蒸镀、溅镀法或反应性溅镀法，形成如HfB2、TaAl、TaN或其他电阻材料。然后，以物理气相沉积法(PVD)沉积一图案化导电层140，例如Al、Cu、AlCu或其他导线材料，以形成一讯号传送线路。然后，形成一保护层150，例如氮化硅，于该基底上，覆盖隔离层与讯号传送线路。上述保护层150包括一开口155连接流体致动元件130与外部的软性电路板(未图示)。请参见图3，定义一开口105于低应力的氮氧化硅(SiON)层101，以显露出单晶硅基底100的第二面。开口105可作为形成流体通道步骤时，蚀刻单晶硅基底100的硬掩模。开口105的尺寸及相当于流体通道入口端的大小。请参见图4，利用湿蚀刻法蚀刻基底100的第二面，以形成一流体通道500，且露出牺牲层110。在一优选实施例中，其中湿蚀刻步骤以氢氧化钾(KOH)溶液、四甲基氢氧化氨(Tetramethyl Ammonium Hydroxide，TMAH)溶液或乙二胺邻苯二酚(Ethylene Diamine Pyrochatechol，EDP)溶液进行湿蚀刻。请参见图5，利用湿蚀刻法蚀刻部分的牺牲层110以形成一第一流体腔600a。蚀刻的部分牺牲层系以HF溶液或BOE溶液蚀刻并以蚀刻时间为决定因子。蚀刻部分牺牲层的量用以决定流体通道出口端的尺寸大小。请参见图6，利用湿蚀刻法蚀刻显露出的单晶硅基底表面及第一流体腔600a，以形成一扩大的第一流体腔600b。于此同时，流体通道500出口端亦被扩大为所欲的尺寸。蚀刻显露出的单晶硅基底表面及第一流体腔600a时，系以蚀刻时间为决定因子。过长的蚀刻时间会导致单晶硅基底晶面间交角的圆化效应，使流体腔过度增大，造成流体在喷射时，相邻流体腔相互干扰。在一优选实施例中，其中湿蚀刻步骤系以氢氧化钾(KOH)溶液、四甲基氢氧化氨(Tetram本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈苇霖，胡宏盛，
申请(专利权)人：明基电通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：