晶圆结构制造技术

一种晶圆结构，包含芯片基板及至少一喷墨芯片。芯片基板为一硅基材，以半导体制程制出。至少一喷墨芯片以半导体制程制生成于芯片基板上，并切割成至少一喷墨芯片。喷墨芯片包含多个墨滴产生器。多个墨滴产生器以半导体制程制出生成于芯片基板上，且每一墨滴产生器包含热障层、加热电阻层、导电层、保护层、障壁层、供墨腔室及喷孔。墨腔室及喷孔。墨腔室及喷孔。

Wafer structure

【技术实现步骤摘要】
晶圆结构


[0001]本案关于一种晶圆结构，尤指以半导体制程制出适用于喷墨打印的喷墨芯片的晶圆结构。

技术介绍

[0002]目前市面上常见的打印机除激光打印机外，喷墨打印机是另一种被广泛使用的机种，其具有价格低廉、操作容易以及低噪音等优点，且可打印于如纸张、相片纸等多种喷墨媒体。而喷墨打印机的打印品质主要取决于墨水匣的设计等因素，尤其以喷墨芯片释出墨滴至喷墨媒体的设计为墨水匣设计的重要考量因素。
[0003]如图1所示，以目前喷墨打印市场中所生产喷墨芯片是由一晶圆结构以半导体制程所制出，现阶段墨滴产生器1
’
生产皆以6英吋以下晶圆结构所制出；然，该喷墨芯片的墨滴产生器1
’
以半导体制程所制出后会再覆盖一喷孔板11
’
在其上所构成，而该喷孔板11
’
上有贯通至少一喷孔111
’
，供以对应到该墨滴产生器1
’
的一供墨腔室1a
’
的上方，促使该供墨腔室1a
’
所加热的墨水得由该喷孔111
’
喷出喷印在打印媒介上。因此该喷孔板11
’
上的设计需要另外先行加工该喷孔111
’
，无法与该喷墨芯片的墨滴产生器1
’
同时在半导体制程上制出，不仅增加了制造工序，又该喷孔111
’
要精准对位去对应到该供墨腔室1a
’
的位置，要将该喷孔板11
’
对位覆盖在该喷墨芯片的墨滴产生器1
’
上需要相对高的精准度；如此所制造出来该喷墨芯片制造成本高，这也是该喷墨芯片的制造成本不利于市场竞争力的关键因素。
[0004]又，在喷墨芯片在追求更高的高解析度与更高速打印的打印品质要求下，对于竞争激烈的喷墨打印市场中，喷墨打印机的售价下降的很快速，因此搭配墨水匣的喷墨芯片的制造成本以及更高解析度与更高速打印的设计成本就会取决于市场竞争力的关键因素。
[0005]但，以目前喷墨打印市场中所生产喷墨芯片是由一晶圆结构以半导体制程所制出，现阶段喷墨芯片生产皆以6英吋以下晶圆结构所制出，又要同时追求更高的高解析度与更高速打印的打印品质要求下，相对喷墨芯片的可打印范围(printing swath)的设计要变更大、更长，可大幅提高打印速度，如此喷墨芯片所需求整体面积就更大，因此要在6英吋以下有限面积的晶圆结构上制出需求喷墨芯片数量就会相当地受到限制，进而制造成本也无法有效地降低。
[0006]举例说明，例如，一片6英吋以下晶圆结构制出喷墨芯片的可打印范围(printing swath)为0.56英吋(inch)大概至多切割生成334颗喷墨芯片。若在一片6英吋以下晶圆结构上生成喷墨芯片的可打印范围(printing swath)超过1英吋(inch)或者页宽可打印范围(printing swath)A4尺寸(8.3英吋(inch)来制出更高的高解析度与更高速打印的打印品质要求下，相对要在6吋以下有限面积的晶圆结构上制出需求喷墨芯片数量就会相当的受到限制，数量更少，在6吋以下有限面积的晶圆结构上制出需求喷墨芯片就会有浪费剩余的空白面积，这些空白面积就会占去整片晶圆面积的空余率超过20％以上，相当浪费，进而制造成本也无法有效的降低。
[0007]有鉴于此，要如何符合喷墨打印市场中追求喷墨芯片的更低制造成本，以及追求更高解析度与更高速打印的打印品质，是本案最主要研发的主要课题。

技术实现思路

[0008]本案的主要目的是提供一种晶圆结构，包含一芯片基板及多个喷墨芯片，利用半导体制程来制出该芯片基板，促使该芯片基板上可布置更多需求数量的喷墨芯片，也在相同的喷墨芯片半导体制程直接生成不同可打印范围(printing swath)尺寸的喷墨芯片，同时在以半导体制程来制出的墨滴产生器过程中，并能同时将该墨滴产生器的供墨腔室及喷孔一体成型生成于障壁层中，因此如此制出喷墨芯片的半导体制程制出过程可以布置需求更高解析度及更高性能的打印喷墨设计，最后切割成需求实施应用于喷墨打印的喷墨芯片，达到喷墨芯片的更低制造成本，以及追求更高解析度与更高速打印的打印品质。
[0009]本案的一广义实施态样为提供一种晶圆结构，包含：一芯片基板，为一硅基材，以至少12英吋(in)以上晶圆的半导体制程制出；至少一喷墨芯片，以半导体制程制直接生成于该芯片基板上，并切割成至少一个该喷墨芯片实施应用于喷墨打印；该喷墨芯片包含：多个墨滴产生器，以半导体制程制出生成于该芯片基板上，且每一该墨滴产生器包含一热障层、一加热电阻层、一导电层、一保护层、一障壁层、一供墨腔室及一喷孔。
[0010]其中，该热障层为一绝缘隔热材料形成于该芯片基板上，该加热电阻层为一电阻材料形成于该热障层上，该导电层为一导电材料，该导电层的一部分形成于该加热电阻层上，该保护层的一部分形成于该加热电阻层上，该保护层的其他部分形成于该导电层上，而该障壁层为一高分子材料形成于该保护层上，且该供墨腔室及该喷孔一体成型于该障壁层中，且该供墨腔室底部连通该保护层，该供墨腔室顶部连通该喷孔。
【附图说明】
[0011]图1为已知喷墨芯片的墨滴产生器剖面示意图。图2为本案晶圆结构一较佳实施例示意图。图3为本案晶圆结构上生成墨滴产生器的剖面示意图。图4A为本案晶圆结构上喷墨芯片布置相关供墨流道、岐流道及供墨腔室等元件一较佳实施例示意图。图4B为图4A中C框区域的局部放大图。图4C为图4A中单一喷墨芯片上成形喷孔布置排列一较佳实施例示意图。图4D为本案晶圆结构上单一喷墨芯片布置供墨流道、导电层元件另一较佳实施例示意图。图5为本案加热电阻层受导电层控制激发加热的简略电路示意图。图6为本案晶圆结构上生成墨滴产生器的布置排列放大示意图。图7为一种适用于喷墨打印机内部的承载系统的结构示意图。【符号说明】
[0012]1’
：墨滴产生器1a
’
：供墨腔室11
’
：喷孔板
111
’
：喷孔1：承载系统111：喷墨头112：承载架113：控制器114：进给轴115：扫描轴116：第一驱动马达117：位置控制器118：储存器119：第二驱动马达120：送纸结构121：电源122：喷墨媒体2：晶圆结构20：芯片基板21：喷墨芯片22：墨滴产生器221：热障层222：加热电阻层223：导电层224：保护层224A：第一保护层224B：第二保护层225：障壁层226：供墨腔室227：喷孔23：供墨流道24：岐流道25：喷墨控制电路区Ac1......Acn：水平轴行组Ar1......Arn：纵向轴列组C：框区域G：栅极HL：长度HW：宽度L：长度Lp：可打印范围M：间距
P：中心阶差间距Q：晶体管开关Vp：电压W：宽度
【具体实施方式】
[0013]体现本案特征与优点的实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆结构，包含：一芯片基板，为一硅基材，以至少12英吋以上晶圆的半导体制程制出半导体制程制出；以及至少一喷墨芯片，以半导体制程制直接生成于该芯片基板上，并切割成至少一该喷墨芯片实施应用于喷墨打印，其中该喷墨芯片包含：多个墨滴产生器，以半导体制程制出生成于该芯片基板上，且每一该墨滴产生器包含一热障层、一加热电阻层、一导电层、一保护层、一障壁层、一供墨腔室及一喷孔；其中，该热障层为一绝缘隔热材料形成于该芯片基板上，该加热电阻层为一电阻材料形成于该热障层上，该导电层为一导电材料，该导电层的一部分形成于该加热电阻层上，该保护层的一部分形成于该加热电阻层上，该保护层的其他部分形成于该导电层上，而该障壁层为一高分子材料形成于该保护层上，且该供墨腔室及该喷孔一体成型于该障壁层中，且该供墨腔室底部连通该保护层，该供墨腔室顶部连通该喷孔。2.如权利要求1所述的晶圆结构，其特征在于，该绝缘隔热材料为场氧化物(FOX)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)及磷硅玻璃(PSG)的其中之一。3.如权利要求1所述的晶圆结构，其特征在于，该电阻材料为多晶硅(Polysilicon)、铝化钽(TaAl)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、二硅化钽(Si2Ta)、碳(C)、碳化硅(SiC)、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)、二硼化铪(HfB2)、钛钨合金(TiW)、氮化钛(TiN)的其中之一。4.如权利要求1所述的晶圆结构，其特征在于，该导电材料为铝(Al)、铝铜合金(AlCu)、铝硅合金(AlSi)、金(Au)、钯(Pd)、钯银合金(PdAg)、铂(Pt)、铝硅铜(AlSiCu)、铌(Nb)、钒(V)、铪(Hf)、钛(Ti)、锆(Zr)、钇(Y)的其中之一。5.如权利要求1所述的晶圆结构，其特征在于，该保护层由在下层的一第一保护层堆叠上层的一第二保护层所构成。6.如权利要求5所述的晶圆结构，其特征在于，该第一保护层为一钝化材料，该钝化材料为氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、二氧化锆(ZrO2)、五氧化二钽(Ta2O5)、七氧化二铼(Re2O7)、五氧化二铌(Nb2O5)、五氧化二铀(U2O5)、三氧化钨(WO3)、氮氧化硅(Si4O5N3)、碳化硅(SiC)的其中之一。7.如权利要求5所述的晶圆结构，其特征在于，该第二保护层为一金属材料，该金属材料为钽(Ta)、氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、氮化钨(WN)的其中之一。8.如权利要求1所述的晶圆结构，其特征在于，该高分子材料为聚酰亚胺(POLYIMIDE)、有机塑胶材料的其中之一。9.如权利要求1所述的晶圆结构，其特征在于，该喷墨芯片包含至少一供墨流道及多个岐流道以半导体制程制出，其中该供墨流道提供一墨水，以及该供墨流道连通多个该岐流道，且多个该岐流道连通每个墨滴产生器的该供墨腔室。10.如权利要求1所述的晶圆结构，其特征在于，该导电层所连接的导体以90纳米以下的半导体制程制出形成一喷墨控制电路。11.如权利要求1所述的晶圆结构，其特征在于，该导电层所连接的导体以90～65纳米半导体制程制出形成一喷墨控制电路。12.如权利要求1所述的晶圆结构，其特征在于，该导电层所连接的导体以65～45纳米
半导体制程制出形成一喷墨控制电路。13.如权利要求1所述的晶圆结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫皓然，张英伦，戴贤忠，韩永隆，黄启峰，谢锦文，
申请(专利权)人：研能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：