CN105939857A - 热喷墨打印头 - Google Patents

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Abstract

本公开包括一种用于制造热喷墨打印头的方法，所述方法包括：沉积具有用于形成功率总线的厚度的第一金属层；沉积第一电介质层；在第一电介质层中形成用于将第一金属层连接到第二金属层的通孔；沉积第二金属层；沉积电阻层；在电阻层中形成热电阻器；沉积第二电介质层；以及移除第二电介质层的一部分。

Description

热喷墨打印头
背景技术
可以使用由称为喷墨打印头的墨滴生成设备所发出的墨滴在打印介质上的精确放置来形成喷墨图像。典型地，喷墨打印头被支撑在可移动打印滑架上，所述可移动打印滑架在打印介质的表面上横穿并被控制为依据微计算机或其他控制器的命令在合适的时间喷射墨滴。墨滴的施加的时机可以对应于正被打印的图像的像素图案。
一种类型的喷墨打印头包括在孔板中精确形成的喷嘴的阵列。孔板可以被附着到墨水屏障层，所述墨水屏障层可以被附着到膜子结构（film substructure），所述膜子结构实现墨水发射加热器电阻器和用于启用该电阻器的电路。墨水屏障层可以限定包括设置在相关联的墨水发射电阻器上的墨水腔室的墨水通道，并且孔板中的喷嘴可以与相关联的墨水腔室对准。
附图说明
图1-2图示了根据本公开的喷墨打印头基板的示例的示图。
图3图示了根据本公开的用于制造热喷墨打印头的方法的示例的流程图。
图4图示了根据本公开的热喷墨打印头基板的示例的示图。
图5图示了根据本公开的用于制造热喷墨打印头的方法的示例的流程图。
具体实施方式
喷墨打印头可以使用互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺来制造，该互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺在被用于创建喷墨打印头管芯时可以称为喷射金属氧化物半导体（JetMOS）工艺。在喷墨打印头中使用的集成电路（IC）或管芯可以使用各种层和材料来制造以制作电路部件并提供用于打印头的特定功能。层可以包括：用于电容器和连接电路的金属层、用于电容器和晶体管以及导电层之间的电绝缘的电介质层或绝缘层、用于形成晶体管的扩散层、用于保护电路免受环境影响的保护层或钝化层，和/或用于热生成的电阻层。
具有诸如每列英寸1200个喷嘴的高喷嘴密度的热喷墨打印头可能不允许足够的空间用于要在相邻电阻器之间路由的返回迹线。在这样的实例中，返回迹线和/或接地平面被定位在它们自己的电阻器下方并且可以通过电介质层与电阻器分离。电介质层中的一个或多个通孔可以被用于将电阻器迹线连接到返回路径。然而，通孔被定位为靠近墨水馈送槽并且可能需要被保护以免受墨水攻击。另外，通孔形成可能导致重叠的电介质层中的拓扑结构。因此，重叠的电介质层可能易于破裂，当使用脆性材料时尤其如此。在该区域上方的典型膜可以是薄电介质层和抗空化（anticavition）膜。
先前的热喷墨打印头基板设计可以包括在电介质层中的单个大开口，所述单个大开口跨越从墨水馈送槽的一侧到另一侧的整个区域。典型地，这样的电介质层可以包括原硅酸四乙酯（TOES）。开口可以使用湿法蚀刻过程来形成。如本文所使用的，湿法蚀刻过程可以包括使用湿化学法来蚀刻材料层。将电介质层从电阻器之上的移除可以将用于电阻器的导通能量限制为合理值并且防止对电阻器的过度加热。另外，可以将电介质层定向地从墨水馈送槽移除以促进对槽的顶侧处理并允许在打印头内的墨水流。湿法蚀刻过程导致每侧大约4微米（μm）的斜坡。为了容纳该斜坡，热电阻器与墨水馈送槽之间的距离被拉长，从而导致在液滴喷射之后墨水重填时间上的对应减小（例如，较长的闲置（shelf）和较慢的返回）。
根据本公开的示例可以包括热喷墨打印头及其制造方法，所述热喷墨打印头通过打印头电路或管芯的设计来提供对通孔的保护以免受墨水影响并且处理化学制品。与单个大开口相对地，热喷墨打印头可以包括针对每个电阻器列的在电介质层（例如，TEOS层）中的分离的开口。例如，根据本公开的方法可以包括使用定向蚀刻过程（例如，干法蚀刻过程）从墨水馈送槽之上移除电介质层的第一部分，并且使用第二蚀刻过程（例如，湿法蚀刻过程）从电阻器之上移除电介质层的第二部分。如本文所使用的，“之上”可以指代比一层更远离基板的另一层，并且“之下”可以指代比一层更靠近基板的另一层。这样的热喷墨打印头可以允许增加的喷嘴密度，诸如每列英寸1200个喷嘴，因为墨水馈送槽可以在热电阻器附近，所以与先前的设计相比，在减少重填时间的情况下增加了准确性。另外，提供给通孔的保护可以增加热喷墨打印头的稳定性。
在本公开的以下详细描述中，对附图做出参考，该附图形成详细描述的一部分并且在附图中作为说明示出了可以如何实践本公开的示例。足够详细地描述了这些示例以使得本领域普通技术人员能够实践本公开的示例，并且要理解的是，可以使用其他示例，并且可以在不偏离本公开的范围的情况下做出过程、电学和/或结构的改变。
本文中的各图遵循编号惯例，其中第一（多个）数位对应于附图图号，并且剩余的数位标识附图中的元件或部件。可以添加、交换和/或消除本文中各个示例中所示出的元件，以便提供本公开的多个附加的示例。
另外，各图中提供的元件的比例和相对标度意在图示本公开的示例，并且不应以限制性意义来理解。如本文所使用的，“多个”元件和/或特征可以指代一个或多个这样的元件和/或特征。
如本文所使用的，集成电路（IC）处理中的金属层可以在扩散和其他高温过程之后形成，所以热过程并未熔化金属、使金属扩散到其他层中或者使金属或迹线的性能降级。因此，金属层或导电层可以在打印头电路的上层中找到或者在之后的处理步骤中执行。金属或导电层可以具有低电阻值，从而允许电流在最小热生成的情况下流动，这可以通过薄层电阻（RS）来测量。薄层电阻可以基于层的厚度和材料的电阻率来计算。导电层可以具有高热导电性。
可以在由电阻材料形成的电阻层中制造热电阻器。电阻材料可以具有相对于导体的高电阻率和相对于绝缘体的更低电阻率。当电流流过电阻器时，热电阻器可以针对墨水腔室生成热。功率平面中的功率总线或迹线可以用于向热电阻器提供电流。接地平面中的接地总线或迹线可以用于从热电阻器取走电流。功率总线可以指代用于向电路部件提供电流的结构，并且接地总线可以指代下述结构：该结构用于从电路部件取走电流或者提供用于耗尽或消除来自电路的过量电能的机制。
喷墨打印头管芯可以使用金属层来将电线引线从芯片封装连接到管芯。例如，管芯上的金属层可以用于提供与管芯上的电路以及与芯片封装上的引线的电接触或连接。基板上形成的每个层可以用于在管芯的不同区段中提供各种功能和/或形成电路部件。通常，层可以用于提供各种功能和不同类型的电路。
用于形成功率总线的导电层（通常是金属层）可以具有比其他金属层更大的电流容量。金属层的电流容量可以由导电材料的电阻率、金属层厚度和在功率总线中使用的迹线的面积来确定。功率总线金属层可以比其他金属层更厚。例如，如果标准非功率总线金属层具有带有金属或金属合金的0.8μm的深度或总体厚度，则功率总线金属层可以具有带有相同金属或金属合金的1.2μm的深度。
图1-2图示了根据本公开的喷墨打印头基板的示例的示图。例如，图1图示了可以在具有在基板102与电阻层108之间的第一金属层104的热喷墨打印头100中使用的层的示例。第一金属层104可以具有用于形成功率总线的厚度。基板102可以包括硅（Si）、砷化镓（GaAs）或在半导体晶片和管芯中使用的其他元素和化合物。热电阻器可以被形成在电阻层108中。第一电介质层106可以提供电阻层108与第一金属层104之间的电绝缘和热绝缘。第二金属层110可以在第一电介质层106之上。对层的厚度的引用可以指代总体厚度、平均厚度或目标厚度，其中目标厚度可以是用于实现层中材料的指定厚度的工艺。
如本文所使用的，形成热电阻器可以包括形成电路迹线以及移除沉积的第二金属层110的部分（例如，蚀刻），以创建用于一个或多个热电阻器的空间（例如，开口）。可以用电阻层108（例如，WSiN）覆盖第二金属层110，并且可以蚀刻所组合的堆叠以产生具有热电阻器的电路。
第二金属层110可以与电阻层108相邻或者与电阻层108接触，并且向热电阻器提供电流，如图1中所图示的。除了第二金属层110被移除以留下用于在电阻层108中形成电阻器的空间的情况之外，电阻层108可以在第二金属层110的顶部。如由图1所图示的，移除第二金属层110以留下用于形成电阻器的空间例如可以导致第二金属层110在电阻器端部处的斜坡。在多个示例中，第二金属层110可以用作功率总线和/或接地总线，并且第一金属层104可以用作功率总线和/或接地总线。第一金属层104和/或第二金属层110可以用于将热电阻器耦合或连接到热喷墨打印头100上的控制电路或其他电子电路。第一电介质层106可以在第一金属层104与第二金属层110之间。
如由图1所图示的，通孔114可以被形成在第一电介质层106中以连接第一金属层104和第二金属层110。可以通过第二电介质层112保护通孔114以免受来自墨水馈送孔（未示出）的墨水的影响。如本文所使用的，通孔可以包括在打印头中的层之间的穿过一个或多个相邻层的平面的电连接。
喷墨打印头100可以包括在第二金属层110和/或电阻层108之上的第二电介质层112，其中“之下”可以指代与一层相比更靠近基板的另一层，并且“之上”可以指代比一层更远离基板的另一层。例如，第二电介质层112可以提供对通孔114的保护以免受由于通孔114与墨水馈送孔的紧密接近度而引起的墨水进入的影响。墨水馈送孔可以是下述孔：该孔蚀刻穿过管芯以便从墨笔到可以被限定在聚合物层中的腔室和流量通道取得墨水。
如由图2所图示的，根据本公开的喷墨打印头200可以使第二电介质层212的部分移除。图2可以包括在移除了第二电介质层112的部分的情况下的图1中所图示的喷墨打印头100的图示。
由图2所图示的喷墨打印头200可以包括在基板202与电阻层208之间的第一金属层204、在电阻层208与第一金属层204之间的第一电介质层206、与电阻层208相邻的第二金属层210、第二电介质层212以及形成在第一电介质层206中的通孔214。
可以移除第二电介质层212的部分。例如，所移除的移除部分可以包括第二电介质层212的从墨水馈送槽之上定向移除的第一部分203和/或第二电介质层212的从形成在电阻层208中的热电阻器之上移除的第二部分205。如本文所使用的，墨水馈送槽可以包括在主储墨器与多个发射腔室之间形成流体连接的孔口。可以使用定向蚀刻过程来移除第二电介质层212的第一部分203，并且使用第二蚀刻过程来移除第二电介质层212的第二部分205，如本文进一步讨论的。
尽管图1-2的示例图示了基板层102、202，第一金属层104、204，第一电介质层106、206，电阻层108、208，第二金属层110、210，第二电介质层112、212，以及通孔114、214，但是根据本公开的示例不被如此限制。除了由图1-2所图示的那些以外，根据本公开的喷墨打印头基板还可以包括多个层。例如，如图4的示例中所图示的，喷墨打印头基板可以包括沉积在基板层（例如，图4的Si 402）上的场氧化物（Fox）层（例如，图4的FOX 442），并且电介质层（例如，图4的D1 444）可以被沉积在Fox层与第一金属层（例如，M1 404）之间。
图3图示了根据本公开的用于制造热喷墨打印头的方法320的示例的流程图。在322处，方法320可以包括在基板上沉积具有用于形成功率总线的厚度的第一金属层。在各种示例中，方法320可以包括使FOX层生长（例如，如本文进一步讨论的）。
在324处，方法320可以包括沉积第一电介质层。在326处，方法320可以包括在第一电介质层中形成通孔，以及在328处，方法320可以包括沉积第二金属层。例如，第二金属层可以与电阻层相邻（例如，由于第二金属层的部分的移除）以将热电阻器连接到控制电路。在各种示例中，方法320可以包括在第二金属层中形成用于热电阻器的空间和电路迹线。在330处，可以沉积电阻层。在332处，用于制造热喷墨打印头的方法320可以包括在电阻层中形成热电阻器。在334处，方法可以包括沉积第二电介质层。
在多个示例中，第一电介质层可以被沉积在FOX层上。在这样的示例中，（例如，324的）第一电介质层可以包括第二电介质层，并且（例如，334的）第二电介质层可以包括第三电介质层。
进一步的，在336处，方法320可以包括使用定向蚀刻过程来移除第二电介质层的一部分。如本文所使用的，定向蚀刻过程可以包括在意图方向上（例如，具有有限斜坡和/或无斜坡）蚀刻材料的过程。例如，定向蚀刻过程可以包括干法蚀刻过程。例如，所移除的部分可以是来自墨水馈送槽。
如本文所使用的，干法蚀刻过程可以包括通过将材料曝露于离子来从打印头电路移除材料，所述离子从曝露的表面驱逐材料的部分。所述离子可以典型地包括活性气体的等离子体，诸如碳氟化合物、氧气、氯气、三氯化硼、氮氩化物、氦气，除了其他气体以外。例如，干法蚀刻过程可以定向地蚀刻（例如，从蚀刻过程不产生斜坡）。例如，可以使用干法蚀刻过程来移除1μm的第二电介质层（例如TEOS）。例如，与湿法蚀刻过程相比，使用干法蚀刻过程移除该部分可以允许热电阻器与墨水馈送槽的更紧密的接近度。与热电阻器与墨水馈送槽的更远的接近度相比，更紧密的接近度可以减小在液滴喷射之后的重填时间。
在各种示例中，所述部分可以包括第一部分，并且方法320可以包括使用第二蚀刻过程来移除第二电介质层的第二部分。例如，第二蚀刻过程可以包括与定向蚀刻过程不同的过程。例如，第二蚀刻过程可以包括湿法蚀刻过程，如本文所进一步描述的。
图4图示了根据本公开的热喷墨打印头基板440的示例的示图。例如，该示图图示了热喷墨打印头440的多个层。
如图4中所图示的，场氧化物（FOX）层442可以被形成在硅（Si）402基板层上。场氧化物可以是电介质材料。用于场氧化物、电介质层（例如，第一电介质层444、第二电介质层406和/或第三电介质层410）以及其他电和/或热绝缘层的电介质材料可以包括原硅酸四乙酯（TEOS或Si(OC2H5)4）、二氧化硅（SiO2）、未掺杂硅酸盐玻璃（USG）、磷硅酸盐玻璃（PSG）、硼硅酸盐玻璃（BSG）以及硼磷硅酸盐玻璃（BPSG）、Al2O3、HfO3、SiC、SiN或这些材料的组合。
FOX层442可以从硅402生长或者从硅402的氧化物创建。可以使用物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、电化学沉积（ECD）、分子束外延（MBE）或原子层沉积（ALD）来沉积导电层或金属层、电阻层、电介质层、钝化层、聚合物层以及其他层。光刻和掩模可以用于将掺杂物和其他层进行图案化。光刻可以用于保护或曝露图案以进行蚀刻，所述蚀刻可以从导电层或金属层、电阻层、电介质层、钝化层、聚合物层以及其他层移除材料。蚀刻可以包括湿法蚀刻、干法蚀刻、化学机械平面化（CMP）、反应离子蚀刻（RIE）、深反应离子蚀刻（DRIE）。蚀刻可以是各向同性的或各向异性的。从对层的沉积和蚀刻产生的特征可以是电阻器、电容器、传感器、墨水腔室、流体流动通道、接触垫、电线以及可以将设备和电阻器连接在一起的迹线。
硅402可以被掺杂或植入有像硼（B）、磷（P）、砷（As）之类的元素以改变硅的电学属性并且可以用于创建区域或阱，所述区域或阱可以用于创建用于二极管和晶体管的结。这些元素或掺杂物可以用于改变影响电流流动和电流流动的方向的电学属性。元素或掺杂物可以通过离子植入过程而被沉积在晶片的表面上。掺杂物可以通过使用掩模或植入掩模而被选择性地施加于硅，并且可以创建植入的掺杂层（未示出）。可以使用光刻来施加掩模。可以通过使用加热、热、退火或快速热退火（RTA）过程来使掺杂物被晶片吸收并且穿过硅进行扩散。
在一些示例中，多晶硅层可以被沉积在晶片或硅402的表面上。多晶硅可以是导电层。
第一电介质层444可以被沉积在基板上。第一电介质层444可以包括硼磷硅酸盐玻璃（BPSG）和/或未掺杂硅酸盐玻璃（USG），除了其他材料以外。USG层可以提供没有诸如硼和磷的掺杂物的硅酸盐玻璃，其可以依附（leech）到硅基板中并且改变硅基板的电学特性。第一电介质层444可以在多晶硅层和/或硅402与第一金属层404之间提供电绝缘。
第一金属层404可以被沉积在基板上并且可以具有用于形成功率或接地总线的厚度。第一金属层404和/或第二金属层410可以包括铂（Pt）、具有***的扩散屏障的铜（Cu）、铝（Al）、钨（W）、钛（Ti）、钼（Mo）、钯（Pd）、钽（Ta）、镍（Ni）或组合。对于介于25℃和127℃之间的温度范围而言，金属层可以具有大于20 W/(m·K)的热导率（К）。例如，第一金属层404可以包括具有0.5%Cu的Al。第一金属层404可以是介于0.4μm与2.0μm之间厚，并且可以具有小于45 mΩ/平方的薄层电阻。在一些示例中，第一金属层404可以包括AlCuSi。AlCuSi可以用于防止或帮助减小结毛刺。
第二电介质层406（其等同于图2中图示的第一电介质层206）可以提供电绝缘以防止电阻层408中的热电阻器与第一金属层404之间的短路。另外，通孔414可以被形成在第二电介质层406中以连接第一金属层404和第二金属层410。第二电介质层406可以是硼磷硅酸盐玻璃（BPSG）层。BPSG层可以比USG层更厚。BPSG层和/或USG层可以在第一金属层404与硅402基板层之间提供热和/或电绝缘或隔离。BPSG层可以比USG层具有更好的热和/或电绝缘属性。
第二电介质层406可以提供热绝缘以减小从热电阻器到导热的第一金属层404的热耗散。第二电介质层406可以减小充当散热器（heat sink）的第一金属层404的影响。第二电介质层406可以被沉积在基板（例如，Si 402）上，并且可以具有使得热电阻器的导通能量不过量的厚度、热导率（К）和/或热扩散率（），并且可以提供稳定状态的热累积和耗散。热累积可以是用于从腔室喷射墨水或流体的热。热耗散可以允许在流体泡的喷射之后墨水或流体到腔室中。稳定状态的热累积和耗散可以最小化汽塞。材料的热扩散率（具有m²/s的SI单位）可以是热导率除以体积热容量，其由表示，其中是具有J/(m³·K)的SI单位的体积热容量，ρ是具有kg/m³的SI单位的密度，c p 是具有J/(kg·K)的SI单位的比热容，以及К是具有W/(m·K)的SI单位的热导率。电介质层的热导率可以介于0.05 W/cmºK与0.2 W/cmºK之间。在示例中，电介质层的热扩散率可以介于0.004 cm2/sec与0.25 cm2/sec之间。
当第二电介质层406较薄时，可能施加过量能量来创建驱动泡，这是由于可能是低效能量使用的对硅基板402的热损失。当层较厚时，热可能被捕获并且最终引起喷墨腔室中的汽塞，因此打印头并未正确地起作用。第二电介质层406的平衡厚度可以改进墨水泡创建、加热和输送（或喷射）。在一个示例中，第二电介质层406可以具有介于0.8 μm与2 μm之间的厚度以在第一金属层与热电阻器下方的电阻层之间提供热绝缘。在另一示例中，一般地，第二电介质层406可以具有介于0.4 μm与2 μm之间的厚度以在第一金属层404与电阻层408之间提供热绝缘。
第二金属层410可以被沉积在基板上并且可以具有用于形成功率和/或接地总线的厚度。第一金属层404和/或第二金属层410可以包括Al、AlCu、AlCuSi或组合。例如，第二金属层410可以包括具有铜Cu的铝410，并且第二金属层410可以是介于1.0 μm与2.0 μm之间厚。例如，第一金属层404和/或第二金属层410可以具有小于45 mΩ/平方的薄层电阻。第一金属层404和/或第二金属层410可以提供去往和来自在接合焊盘层中形成的接合焊盘的功率和/或接地路由。第二金属层410可以接触在电阻层408中形成的热电阻器并且提供至热电阻器的导电路径。在多个示例中，第二金属层404和/或第二金属层410可以覆盖在打印头的接合焊盘下方的至少50%的区域或覆盖区，或者可以覆盖打印头电路的至少50%的区域或覆盖区。选择性地蚀刻第二金属层410可以创建用于热墨水腔室的沟槽或凹槽。
例如，第二金属层410可以具有被移除以创建用于一个或多个热电阻器的空间（例如，开口）的部分。第二金属层410的移除可以在第二金属层410中创建接触热电阻器的每个端部的斜坡。
在一些实施例中，第一金属层404可以在热电阻器下方被移除，因此从电阻层408中的电阻器生成的热可以不耗散或不传递到导热的第一金属层404。移除电阻层408中形成的热电阻器下方的第一金属层404和热喷墨打印头中的环绕缓冲区域（未在图4中示出），可以减小用于加热热喷墨腔室中的墨水和其他流体的能量并且减小从电阻层408中的电阻器到第一金属层404的热传递。移除热电阻器下方的第一金属层404可以减少电阻层408与金属层之间的非意图的寄生电阻和/或减少电阻层408与金属层之间的短路。当电介质层厚度由控制栅属性来确定时和/或当电介质层被用于控制栅时，第一金属层404可以不具有在打印头的热电阻器下方的区域或覆盖区。
电阻层408可以被沉积在基板上。电阻层408可以包括氮硅化钨（WSiN）、氮硅化钽（TaSiN）、铝化钽（TaAl）、氮化钽（Ta2N）或组合。例如，电阻层408可以是介于0.025 μm与0.2μm之间厚，并且电阻层408可以具有介于20 Ω/平方与2000 Ω/平方之间的薄层电阻。热喷墨打印头中使用的热电阻器可以被形成在电阻层408中。
例如，电阻层408可以在第二金属层410的顶部（例如，除了其中第二金属层410的部分已经被移除以创建用于热电阻器的空间之外）。组合的堆叠可以被蚀刻以产生具有热电阻器的电路。例如，可以按过程的性质来使电阻器端部成斜面。
钝化层446可以被沉积在基板上。钝化层446可以包括碳化硅（SiC）、氮化硅（SiN）或这样的材料的组合。在一个示例中，钝化层可以是介于0.1μm与1μm之间厚。钝化层446可以在打印头、管芯或晶片上提供保护性涂层和/或电绝缘，以保护在下面的电路和层免受氧化、侵蚀以及其他环境条件的影响。例如，钝化层446可以保护基板（例如，Si 402）、第一金属层404、第一电介质层444、第二电介质层406以及电阻层408。钝化层446可以改进屏障粘附力。
第三电介质层412（其等同于在图2中图示的第二电介质层212）可以沉积在基板上。第三电介质层412可以包括TEOS。如由图4所图示的，第三电介质层412的第一部分和第二部分可以被选择性地移除。可以将第一部分从墨水馈送槽之上定向移除，并且可以将第二部分从电阻层408中的热电阻器之上移除。例如，从墨水馈送槽移除的第一部分可以包括使用定向蚀刻过程移除的1μm的TEOS层。在各种实例中，Ta 448层和钝化层446的部分也可以从墨水馈送槽之上移除。
例如，使用定向蚀刻过程和第二蚀刻过程移除第三电介质层412的部分可以创建一个或多个TEOS腔室。例如，所创建的TEOS腔室可以将墨水馈送包围至少4.5μm，第一金属层404和第二金属层410可以不在TESO腔室区域中重叠，和/或第一金属层404和第二金属层410与TEOS腔室的交叉最小距离可以包括5.5μm。另外，在一些示例中，喷墨馈送孔的外部的柱宽度可以是7μm或更多。
粘附层（例如，Ta 448）可以被沉积在基板上。在制造中使用的诸如金的一些元素和化合物可能无法良好地粘附到基板或基板上的其他层。粘附层可以用于将一层粘附或结合到另一层。粘附层可以用于将接合焊盘层结合到钝化层、金属层、电阻层408、电介质层或基板。例如，粘附层可以包括钽（Ta）448。
管芯表面优化（DSO）450层可以被沉积在基板上。DSO 450层可以包括第二钝化和/或粘附层。例如，DSO 450可以包括底部上是氮化硅（SiN）并且顶部上是碳化硅（SiC）的层。限定墨水流动通道的诸如SU-8层的聚合物层452、454和456可以良好地粘附到SiC。例如，DSO 450可以包围任何墨水馈送孔至少9μm。换一种说法，比墨水馈送孔（例如，矩形）的总面积大至少9μm的DSO 450层（例如，矩形）的一部分可以被移除。一经移除DSO 450层的该部分，DSO 450层就可以覆盖除了在墨水馈送孔上方的区域和在热电阻器上方的区域之外的任何事物。
聚合物层452、454和456可以被沉积在基板上。聚合物层可以包括聚合物底漆层454、聚合物腔室层452以及聚合物顶环（tophat）层456。热喷墨腔室可以被形成在热喷墨打印头中使用的一个聚合物层或多个聚合物层中。用于聚合物层的腔室材料可以包括光致抗蚀剂、SU-8分子、聚合物、环氧树脂或组合。聚合物层可以被形成以创建具有热电阻器的热喷墨腔室中的流体流动通道和/或凹槽。
图5图示了根据本公开的用于制造热喷墨打印头的方法560的示例的流程图。在562处，方法560可以包括将第一电介质层沉积在基板上。在564处，方法560可以包括沉积具有用于形成功率总线的厚度的第一金属层。在566处，方法560可以包括沉积第二电介质层。在568处，方法560可以包括在第二电介质层中形成通孔，并且在570处，方法560可以包括沉积第二金属层。
在572处，方法560可以包括在第二金属层中形成用于热电阻器的空间和电路迹线。例如，该空间可以通过移除第二金属层的部分来创建。在574处，方法560可以包括沉积电阻层。在576处，热电阻器可以被形成在电阻层中。在578处，第三电介质层可以被沉积。
在580处，方法560可以包括使用干法蚀刻过程来移除第三电介质层的第一部分。在582处，方法460可以包括使用湿法蚀刻过程来移除第三电介质层的第二部分。湿法蚀刻过程可以包括使用液相化学物来移除材料。当蚀刻膜时，湿法蚀刻过程中的液相化学物可以使用同位素，从而导致大偏置。用于湿法蚀刻过程的示例化学物可以包括缓冲氟氢酸（BHF）、氢氧化钾（KOH）、乙二胺和邻苯二酚的水溶液，以及四甲基氢氧化铵（TMAH），除了其他化学物之外。
例如，可以将所移除的第一部分从墨水馈送槽（之上）定向移除，和/或可以将所移除的第二部分从电阻层中的热电阻器（之上）移除。通过使用干法蚀刻过程移除墨水馈送槽之上的第一部分，可以避免来自蚀刻过程（诸如通过湿法蚀刻过程）的斜坡，这是由于干法蚀刻过程的定向蚀刻能力。与湿法蚀刻过程相比，使用干法蚀刻过程的定向蚀刻可以允许热电阻器到墨水馈送槽的更紧密的接近度。与热电阻器到墨水馈送槽的更远的接近度相比，更紧密的接近度可以减少在液滴喷射之后的重填时间。
用于制造热喷墨打印头的方法还可以包括沉积聚合物层，在聚合物层内形成热喷墨腔室，和/或形成具有基板、第一金属层、第二金属层、电介质层和其他处理层的控制电路。
如在本文档中所使用的，“打印头”、“打印头电路”和“打印头管芯”意指从一个或多个开口分配流体的喷墨打印机或其他喷墨类型分配器的部分。打印头包括一个或多个打印头管芯。“打印头”和“打印头管芯”不限于利用墨水和其他打印流体的打印，而是还包括其他流体的喷墨类型分配和/或用于不同于打印的用途的喷墨类型分配。
说明书示例提供了对本申请以及本公开的***和方法的使用的描述。因为可以在不偏离本公开的***和方法的精神和范围的情况下做出许多示例，所以本说明书阐述了许多可能的示例配置和实现方式中的一些。关于各图，相同部分数字贯穿各图标明了相同或类似部分。各图不一定是按比例的。一些部分的相对尺寸被放大以更清楚地图示所示出的示例。

Claims (15)

1.一种用于制造热喷墨打印头的方法，包括：
在基板上沉积具有用于形成功率总线的厚度的第一金属层；
沉积第一电介质层；
在第一电介质层中形成用于将第一金属层连接到第二金属层的通孔；
沉积第二金属层；
沉积电阻层；
在电阻层中形成热电阻器；
沉积第二电介质层；以及
使用定向蚀刻过程移除第二电介质层的一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括移除第二金属层的一部分，以及在第二金属层和第二金属层的所移除的部分上沉积电阻层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述部分包括使用干法蚀刻过程来蚀刻所述部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使用定向蚀刻过程移除所述部分包括从墨水馈送槽蚀刻所述部分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述部分包括第一部分；并且
其中所述方法还包括使用第二蚀刻过程移除第二电介质的第二部分。
6.一种热喷墨打印头，包括：
基板；
电阻层；
基板与电阻层之间的具有用于形成功率总线的厚度的第一金属层；
与电阻层相邻的用于将热电阻器连接到控制电路的第二金属层；
在第一金属层与第二金属层之间的第一电介质层，其包括用于将第一金属层连接到第二金属层的通孔；
在第二金属层与聚合物层之间的第二电介质层，其中将第二电介质层从墨水馈送槽定向移除；
形成在电阻层中的热电阻器；以及
形成在聚合物层中的热喷墨腔室。
7.根据权利要求6所述的热喷墨打印头，其中第一和第二电介质层是从由以下各项组成的组中选择的：原硅酸四乙酯（TEOS或Si(OC2H5)4）、场氧化物、二氧化硅（SiO2）、未掺杂硅酸盐玻璃（USG）、磷硅酸盐玻璃（PSG）、硼硅酸盐玻璃（BSG）以及硼磷硅酸盐玻璃（BPSG）、Al2O3、HfO3、SiC、SiN或其组合。
8.根据权利要求6所述的热喷墨打印头，包括钝化层，其用于保护基板、第一金属层、第二金属层、第一电介质层和电阻层。
9.根据权利要求6所述的热喷墨打印头，其中电阻层中的电阻材料是从由以下各项组成的组中选择的：氮硅化钨（WSiN）、氮硅化钽（TaSiN）、铝化钽（TaAl）、氮化钽（Ta2N）或其组合。
10.根据权利要求6所述的热喷墨打印头，包括管芯表面优化（DSO）层，其中将DSO层的一部分从热电阻器和墨水馈送孔移除。
11.根据权利要求10所述的热喷墨打印头，其中所移除的DSO层的部分包括比墨水馈送孔的总面积大至少9微米（μm）的面积。
12.一种用于制造热喷墨打印头的方法，包括：
在基板上沉积第一电介质层；
沉积具有用于形成功率总线的厚度的第一金属层；
沉积第二电介质层；
在第二电介质层中形成用于将第一金属层连接到第二金属层的通孔；
沉积用于将热电阻器连接到电路的第二金属层；
在第二金属层中形成用于热电阻器的空间和电路迹线；
沉积电阻层；
在电阻层中形成热电阻器；
沉积第三电介质层；
使用干法蚀刻过程移除第三电介质层的第一部分；以及
使用湿法蚀刻过程移除第三电介质层的第二部分。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
沉积聚合物层；以及
在聚合物层内形成热喷墨腔室。
14.根据权利要求12所述的方法，其中使用干法蚀刻过程移除第三电介质层的第一部分包括从墨水馈送槽移除第三电介质层。
15.根据权利要求12所述的方法，其中使用湿法蚀刻过程移除第三电介质层的第二部分包括从电阻层中的热电阻器移除第三电介质层。
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