喷墨打印头的加热装置及其制造方法制造方法及图纸

一种喷墨打印头的加热装置，包括：　　　　一衬底；　　　　一导线／电阻发热体图案，位于该衬底上并包括一导电层；　　　　多条导线，位于该导线／电阻发热体图案中；　　　　多个电阻发热体，位于该导线／电阻发热体图案中并用来加热墨水；和　　　　一保护层，形成在该导线／电阻发热体图案上以保护该导线／电阻发热体图案，　　　　其中在该衬底上形成该导线／电阻发热体图案之后，通过执行离子注入工艺是该些导线具有掺入其中的第一掺杂剂以调节该些导线的电阻。（*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喷墨打印机的打印头及其制造方法，并尤其涉及，加热装置的导线和/或加热器的电阻通过离子注入工艺调节，该离子注入工艺与导电层形成工艺、导线层及加热器层形成工艺或导线/加热器层形成工艺分开进行。
技术介绍
由于喷墨打印机在防止噪音和获得高分辨率方面的优良表现以及能够进行低成本的彩色打印，消费者对喷墨打印机的需求已经增加。另外，随着半导体技术的发展，作为喷墨打印机主要组件的打印头的制造技术在过去十几年里也得到了积极地发展。其结果是，具有大约300个注入喷嘴并能够提供1200dpi分辨率的打印头被用在了易处理的墨盒中。图1表示用于喷墨打印机的常规打印头10。一般地，墨水从打印头10的衬底1的背面经第一供墨通道2供给到衬底1的正面。经第一供墨通道2供给的墨水沿限流器或由腔板8和喷嘴板9限定的第二供墨通道3流动，以到达墨腔4。暂时停留在墨腔4中的墨水被设置在保护层5之下的加热器6产生的热量瞬间煮沸。结果是，墨水产生爆裂的气泡，并且由于气泡，墨腔4中的一些墨水从打印头10经形成在墨腔4之上的喷嘴7向外排出。在此打印头10中，加热器6是影响墨流、墨水的喷射图案以及在墨水被排出时的墨滴量的重要因素，而排出的墨滴量影响分辨率。因此，加热器6的材料、形状和制造方法已成为主要的研究课题。当前使用的制造打印头加热器的方法是一种沉积法，即在衬底的整个表面上气相沉积带有沉积气体的加热器材料并对其构图。下面的叙述涉及按照沉积法的一般打印头的加热器的制造方法。首先，如图2所示，图中示出了一个设置有氧化物层12的硅衬底11。通过利用Ta和N分别作为加热器材料和沉积气体的溅射法，在硅衬底的整个表面上气相沉积TaN层，从而形成后续加热器图案中的加热器。此时，通过气相沉积的TaN层的厚度和N气的量来调节加热器的电阻。一般地，溅射设备设置成当TaN层的厚度约为500时制造出约为53欧姆/□的电阻。因此，当打印头需要加热器具有大约30欧姆/□的电阻时，调节TaN层，使其具有850的厚度，从而满足电阻的条件。另外，为了减小电阻的值，可以减少N气的量。但是，在此情况下，由于Ta量的增加，会减小TaN层的硬度，由此影响其可靠性。当形成TaN层之后，在TaN层上形成一个由用来形成导线的金属如Al制成的导线层。随后，利用通过光刻工艺形成的用于导线的光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模对导线层构图，从而形成导线图案14。形成导线的光致抗蚀剂图案的光刻工艺包括在导线层上形成光致抗蚀剂，并再利用导线的掩模对光致抗蚀剂构图。接下来，利用通过由光刻工艺形成的加热器的光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模对TaN层构图，使得形成加热器图案13。形成加热器的光致抗蚀剂图案的光刻工艺包括在导线图案14上形成一个光致抗蚀剂层，并再利用加热器的掩模对导线图案构图。形成加热器图案13之后，在硅衬底11的整个表面上形成一个由氮化硅、碳化硅等制成的钝化层15，并再在钝化层15上气相沉积一个由Ta、TaN、TiN等制成的抗空穴层16。但是，此常规的制造工艺的缺点在于由于溅射设备的局限，难以制造具有所需电阻的加热器，并且还存在这样的问题，当通过N气的量调节加热器的电阻时，Ta的量增加，影响了TaN层的可靠性。另外，在常规的制造方法中，对TaN层构图之后，除去用作蚀刻掩模的光致抗蚀剂图案。此时，光致抗蚀剂不能被完全除去，而是残留在TaN层上，由此导致污染加热器或改变其电阻的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的一方面在于解决现有技术中的上述问题。本专利技术的另一方面在于提供一种，该方法可以很容易地制造具有所需电阻值和厚度的导线和/或加热器，并且提高导电层和/或形成导线和/或加热器的导线层和加热器层的可靠性。这些结果的得到方法是利用离子注入工艺和/或负离子注入工艺调节导线和/或加热器的电阻，所述离子注入工艺和/或负离子注入工艺与导电层形成工艺、导线层和加热器层形成工艺、或导线/加热器层形成工艺分开执行。本专利技术的另一个方面在于提供一种，该方法通过在离子注入工艺和/或负离子注入工艺之后执行热处理工艺，可以提高导线和/或加热器中掺杂剂的均匀性。本专利技术的又一方面在于提供一种，该方法可以只在加热器上形成一个保护层(钝化层或覆盖层)以提高其电阻的均匀性，并且通过用导电层如导线层形成加热器，不采用单独的加热器层，可以减少制造工艺的数量。本专利技术的又一方面在于提供一种，该方法通过在形成保护层(钝化层或覆盖层)之后执行利用加热器的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模的离子注入工艺，以调节加热器的电阻，可以防止加热器的污染以及由用于形成加热器的光致抗蚀剂图案的光致抗蚀剂造成其电阻的变化。本专利技术其它的方面和/或优点部分地在后面的叙述中指出，部分可以从本说明书或本专利技术的实施中显而易见地得知。前述和/或其它方面可以通过提供一种喷墨打印头的加热装置实现，其中该加热装置包括一衬底；一位于衬底上并包括一导电层的导线/电阻发热体图案；位于导线/电阻发热体图案中的多条导线；位于导线/电阻发热体图案中的、用来加热墨水的多个电阻发热体；和形成在导线/电阻发热体图案上以保护导线/电阻发热体图案的保护层，其中在衬底上形成导线/电阻发热体图案之后，通过执行用来调节导线电阻的离子注入工艺而使导线具有掺入其中的第一掺杂剂。离子注入工艺如下进行利用通过光刻工艺形成在导线/电阻发热体图案上的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模，以掩蔽电阻发热体。离子注入工艺中掺入的掺杂剂包括可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。另外，导电层由用于加热器的材料制成，如Ta、多晶硅等。或者，通过用于增大电阻的离子注入工艺，即利用在导线的离子注入工艺中形成的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模的负离子注入工艺，电阻发热体中可以具有掺入其中的掺杂剂以调节电阻。在此情况下，掺杂剂可以使用可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等，并且控制负离子注入深度，即负离子注入能量，以确保掺杂剂到达设置在光致抗蚀剂图案之下的电阻发热体。另外，此时，导电层可以由加热器材料制成，如Ta、多晶硅等，或者由金属制成，如Al、含铝的合金等。前述及其它方面也可以通过提供一种制造喷墨打印头的加热器的方法实现，该方法包括在硅衬底上形成一导电层；通过对导电层构图而形成一包括多个电阻发热体和多条导线的导线/电阻发热体图案；在导线/电阻发热体图案上形成一光致抗蚀剂图案，以掩蔽电阻发热体；调节导线/电阻发热体图案的导线的电阻，包括利用光致抗蚀剂图案作为第一离子注入掩模来执行离子注入工艺；以及除去光致抗蚀剂图案。在此实施例中，导电层的形成如下进行利用加热器的材料如Ta、多晶硅等作为导电层的材料。光致抗蚀剂图案的形成包括在导线/电阻发热体图案上形成光致抗蚀剂；和通过利用包括电阻发热体的掩模的光刻工艺，对光致抗蚀剂进行曝光和显影。利用可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等作为掺杂剂，执行用来调节导线电阻的离子注入工艺。此时，导线的电阻通过离子注入工艺中使用的掺杂剂的数量和类型来调节。另外，通过灰化和清洗工艺来进行光致抗蚀剂的去除。该制造方法还包括在去除光致抗蚀剂之后，对硅衬底退火，以增加导线/电阻发热体图案中掺杂剂的均匀性。硅衬底的退火是在超过200℃的温度下进行的。而且，该制造方法还包括在退火硅衬底之后，在其上形成有导线/电阻发热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金允基，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：