发明名称 喷墨头之喷墨单元及其制造方法、喷墨组件及喷墨系统
摘要 一种喷墨头之喷墨单元系整合一墨水通道晶圆至CMOS晶圆,CMOS晶圆具有加热元件形成于其中。一具有喷嘴开口之喷嘴薄膜系形成在 CMOS晶圆之背部,以允许二维方向之墨水从CMOS晶圆之背部喷出。
申请公布号 TWI280194 申请公布日期 2007.05.01
申请号 TW094142347 申请日期 2005.12.01
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 赖宗沐;吴华书;张明智
分类号 B41J2/135(2006.01);B41J3/407(2006.01) 主分类号 B41J2/135(2006.01)
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼;颜锦顺 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种喷墨头之喷墨单元,包括: 一第一基板,包括一第一边和一相对于该第一边之 第二边; 一MOS基板电路和一加热元件,形成在该第一基板之 第一边上; 一具有喷嘴开口之喷嘴薄膜,形成在该第一基板之 第二边上;及 一具有一沟槽之一第二基板,接合至该第一基板之 第一边,其中该沟槽系在一由一接合区所包围之空 间中,该接合区系位于该第一基板和该第二基板之 间,以作为一墨水通道结构。 2.如申请专利范围第1项所述之喷墨头之喷墨单元, 其中该第二基板系为矽晶圆、含矽基板、陶瓷、 玻璃或是半导体材料。 3.如申请专利范围第1项所述之喷墨头之喷墨单元, 其中该第一基板包括至少一介电层位于该第一边 上,其中一喷墨孔贯穿该至少一介电层和该第一基 板。 4.如申请专利范围第3项所述之喷墨头之喷墨单元, 其中该加热元件系形成在该至少一介电层上,以悬 浮该喷墨孔。 5.如申请专利范围第3项所述之喷墨头之喷墨单元, 其中该第二基板系接合至该至少一介电层,且该沟 槽允许一墨水传送穿过该加热元件和该喷墨孔。 6.如申请专利范围第3项所述之喷墨头之喷墨单元, 其中该喷嘴系在一相对于该喷墨孔之位置。 7.如申请专利范围第1项所述之喷墨头之喷墨单元, 更包括一接合层位于该接合区上,该接合区系位于 该第一基板和该第二基板之间。 8.如申请专利范围第1项所述之喷墨头之喷墨单元, 其中该MOS基板电路包括电性连接以驱动该加热元 件。 9.如申请专利范围第1项所述之喷墨头之喷墨单元, 其中该第一基板系为一矽晶圆、一半导体基板或 是一含矽之基板。 10.如申请专利范围第1项所述之喷墨头之喷墨单元 ,其中该喷嘴薄膜系为氧化矽、氮化矽、氮氧化矽 、碳化矽、介电材料、有机材料或是上述之组合 。 11.一种喷墨组件,包括复数个喷墨单元,且每一该 复数个喷墨单元包括: 一具有一沟槽之双晶圆接合基板,其中该沟槽系在 一由一接合区所包围之空间中,该接合区系位于该 第一基板和该第二基板之间,以作为一墨水通道结 构;及 一具有喷嘴开口之喷嘴薄膜,形成在一双晶圆接合 基板之外部表面。 12.如申请专利范围第11项所述之喷墨组件,更包括: 一MOS积体电路,形成于该第一矽晶圆之内部表面上 ; 至少一介电层形成于该第一矽晶圆之MOS积体电路 电路上,其中一喷墨孔穿过该至少一介电层和该第 一矽晶圆;及 一加热元件,形成于该至少一介电层上,且悬浮在 该喷墨孔附近; 其中,该喷嘴薄膜系形成在该第一矽晶圆之外部表 面; 其中,该喷嘴开口系位于相对于该喷墨孔之位置。 13.如申请专利范围第11项所述之喷墨组件,更包括 一接合层位于该接合区上,该接合区系位于该第一 矽晶圆和该第二矽晶圆间。 14.如申请专利范围第12项所述之喷墨组件,其中该 MOS积体电路包括电性连接以驱动该加热元件。 15.如申请专利范围第11项所述之喷墨组件,其中该 喷嘴薄膜系为氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳化 矽、介电材料、有机材料或是上述之组合。 16.一种喷墨系统,包括: 一喷墨组件,具有复数个喷墨单元;及 一控制器,连接至该喷墨组件; 其中每一该复数个喷墨组件包括: 一半导体基板,包括一MOS积体电路、一加热元件和 一具有喷嘴开口之喷嘴薄膜;及 一矽晶圆,接和至该半导体基板,其中该沟槽系在 一由一接合区所包围之空间中,该接合区系位于该 半导体基板和该矽晶圆之间。 17.如申请专利范围第16项所述之喷墨系统,其中该 半导体基板包括: 一第一边和一相对于该第一边之第二边; 其中,该MOS积体电路和该加热元件系形成在该半导 体基板之第一边上; 其中,该喷嘴薄膜系形成在该半导体基板之第二边 上;及 其中,矽晶圆矽接合至该半导体晶圆之第一边,且 该沟槽允许墨水穿过该加热元件。 18.如申请专利范围第16项所述之喷墨系统,其中该 半导体基板包括至少一介电层位于该第一边上,其 中一喷墨孔穿过该至少一介电层和该半导体基板 。 19.如申请专利范围第18项所述之喷墨系统,其中该 加热元件系形成于该至少一介电层上,以悬浮该喷 墨孔。 20.如申请专利范围第18项所述之喷墨系统,其中该 矽晶圆系接合至该至少一介电层。 21.如申请专利范围第18项所述之喷墨系统,其中该 喷嘴开口系位于一相对于该喷墨孔之位置。 22.如申请专利范围第16项所述之喷墨系统,更包括 一接合层位于该接合区上,该接合区系位于该半导 体基板和该矽晶圆之间。 23.如申请专利范围第16项所述之喷墨系统,其中该 MOS积体电路包括一电性连接,以驱动该加热元件。 24.如申请专利范围第16项所述之喷墨系统,其中该 喷嘴薄膜系为氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳化 矽、介电材料、有机材料或是上述之组合。 25.一种喷墨单元之制造方法,包括: 提供一第一基板,具有一第一边和一相对于该第一 边之第二边,其中一MOS积体电路和一加热元件系形 成于该第一边上; 提供一第二基板,具有一沟槽; 接合该第二基板至该第一基板之第一边,其中该沟 槽系在一由一接合区所包围之空间中,该接合区系 位于该第一基板和该第二基板之间,以作为一墨水 通道结构;及 形成一具有一喷嘴开口之喷嘴薄膜于该第一基板 之第二边上。 26.如申请专利范围第25项所述之喷墨单元之制造 方法,其中该第二基板系为矽晶圆、含矽基板、陶 瓷或是玻璃。 27.如申请专利范围第25项所述之喷墨单元之制造 方法,其中形成该加热元件包括: 形成至少一介电层于该第一基板之第一边上; 形成一喷墨孔穿过该至少一介电层和部分该第一 基板,其中在该喷墨孔之下留有该第一基板之一预 定厚度; 将一牺牲层填入该喷墨孔中;及 形成一加热元件于该包围该喷墨孔之至少一介电 层上。 28.如申请专利范围第27项所述之喷墨单元之制造 方法,在接合该第一基板和该第二基板之后,更包 括: 薄化该第一基板和该第二基板之外部表面,其中该 第一基板之第二边系薄化,以暴露该牺牲层。 29.如申请专利范围第28项所述之喷墨单元之制造 方法,更包括; 形成该具有喷嘴开口之喷嘴薄膜于该第一基板之 第二边上,其中喷嘴开口系位于一对应于该喷墨孔 之位置;及 从该喷墨孔中移除该牺牲层,其中该加热元件悬浮 在该喷墨孔附近。 30.如申请专利范围第25项所述之喷墨单元之制造 方法,其中该接合层系形成在该位于该第一基板和 该第二基板间之接合区上。 31.如申请专利范围第25项所述之喷墨单元之制造 方法,其中该MOS积体电路包括电性连接,以驱动该 加热元件。 32.如申请专利范围第25项所述之喷墨单元之制造 方法,其中该第一基板系为一矽晶圆、一半导体基 板或是一矽为基础之基板。 33.如申请专利范围第25项所述之喷墨单元之制造 方法,其中该喷嘴薄膜系为氧化矽、氮化矽、氮氧 化矽、碳化矽、介电材料、有机材料或是上述之 组合。 34.一种喷墨头之喷墨单元,包括: 一第一基板,包括一第一边和一相对于该第一边之 第二边,该第一基板包括一喷墨孔; 一MOS基板电路和一喷墨驱动元件,设置在该第一基 板之第一边或是第二边上;及 一具有一沟槽之一第二基板,接合至该第一基板, 其中该沟槽系在一由一接合区所包围之空间中,该 接合区系位于该第一基板和该第二基板之间,以作 为一墨水通道结构。 35.如申请专利范围第34项所述之喷墨头之喷墨单 元,其中该喷墨驱动元件系为一加热器。 36.如申请专利范围第34项所述之喷墨头之喷墨单 元,尚包括一具有喷嘴开口之喷嘴薄膜,形成在该 第一基板之第二边上。 37.如申请专利范围第34项所述之喷墨头之喷墨单 元,其中该第二基板系为矽晶圆、含矽基板、陶瓷 、玻璃或是半导体材料。 图式简单说明: 第1图绘示习知技术之热喷墨头。 第2A-2I图系绘示本发明之一实施例喷墨单元制程 之剖面图。 第3图系为一根据本发明一实施例包含一喷墨单元 列印系统之方块图。
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