RU2261498C2 - Method for making a printer head with thin-film resistor and printer head device - Google Patents
Method for making a printer head with thin-film resistor and printer head device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2261498C2 RU2261498C2 RU2003116829/28A RU2003116829A RU2261498C2 RU 2261498 C2 RU2261498 C2 RU 2261498C2 RU 2003116829/28 A RU2003116829/28 A RU 2003116829/28A RU 2003116829 A RU2003116829 A RU 2003116829A RU 2261498 C2 RU2261498 C2 RU 2261498C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- resistive
- conductor layer
- pattern
- conductor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение имеет отношение к производству струйных принтеров, а именно печатающих головок для струйных принтеров, имеющих небольшие отверстия в головке, через которые по программе выбрасываются чернильные капельки.The invention relates to the production of inkjet printers, namely printheads for inkjet printers having small openings in the head through which ink droplets are ejected according to the program.
Выброс чернильной капельки через отверстия (сопла) происходит за счет нагрева и испарения чернил в специальной камере, куда поступают чернила, за счет тепла, выделяемого тонкопленочным резистором при протекании тока.The ejection of an ink droplet through the holes (nozzles) occurs due to heating and evaporation of the ink in a special chamber where the ink enters, due to the heat generated by the thin-film resistor during current flow.
Первые сообщения об устройстве и способах изготовления тонко пленочных резисторных структур фирмы Hewlett - Packard появились в 80 годах прошлого столетия [1, 2].The first reports on the device and methods for manufacturing thin-film resistor structures of Hewlett-Packard company appeared in the 80s of the last century [1, 2].
В приведенном [2] методе изготовления нагревательного элемента для принтерной головки в виде тонкослойной резисторной структуры, включающем создание изолированной подложки, формирование на ней слоя из резистивного материала для создания из него нагревательного элемента, осаждение слоев из проводящего адгезионного материала, слоя из материала с высокой проводимостью и верхнего металлического слоя для изготовления проводящих электродов.In the above [2] method of manufacturing a heating element for a printer head in the form of a thin-layer resistor structure, including creating an insulated substrate, forming a layer of resistive material on it to create a heating element from it, deposition of layers from a conductive adhesive material, a layer of material with high conductivity and an upper metal layer for the manufacture of conductive electrodes.
Принципиальным недостатком указанного метода явилось отсутствие изолирующего защитного слоя на резисторе, на поверхности которого происходят процессы нагрева и испарения чернил, способные влиять на стабильность теплоотдачи резистора, определяющие качество и надежность принтера.The principal drawback of this method was the absence of an insulating protective layer on the resistor, on the surface of which processes of heating and evaporation of ink occur, which can affect the stability of heat transfer of the resistor, which determine the quality and reliability of the printer.
Данный недостаток устранен в последующих модификациях принтерных головок фирмы Hewlett - Packard [3, 4].This disadvantage is eliminated in subsequent modifications of the Hewlett-Packard printer heads [3, 4].
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является [5] «Процесс* производства тепловых чернильных принтерных головок и структура интегрального устройства, изготовляемая таким образом», используемый в современных модификациях фирмы, в котором заявляется способ изготовления тонкопленочной резисторной структуры принтерной головки и принтерная головка с тонкопленочным резистором и структурой межсоединений по данному способу.Closest to the proposed invention is [5] the "Process * for the production of thermal ink printer heads and the structure of the integrated device manufactured in this way", used in modern versions of the company, which claims a method for manufacturing a thin-film resistor structure of a printer head and a printer head with a thin-film resistor and the interconnect structure of this method.
В [5] защищается:In [5] it is protected:
1. Способ изготовления тонкопленочной резисторной структуры принтерной головки, включающий формирование на изолированной подложке резистивного слоя и слоя проводника, созданных по рисунку, вскрытие участка в слое проводника над резистивным слоем, образующее резистивный нагревательный элемент в резистивном слое, формирование изолирующего барьерного слоя поверх рисунка упомянутого слоя проводника, формирование окна в упомянутом изолирующем барьерном слое, создание слоя металла, находящегося в электрическом контакте с упомянутым рисунком слоя проводника через упомянутое окно, имеющего геометрию, которая вскрывает заранее определенный участок упомянутого рисунка слоя проводника, выполнение разводки из слоя металла от упомянутого рисунка слоя проводника через упомянутое окно на прилегающий участок упомянутой изолированной подложки, так что разводка из слоя металла на упомянутом прилегающем участке упомянутой изолирующей подложки образует относительно большую и плоскую область, удаленную от упомянутого рисунка слоя проводника для создания смещенного пружинного контакта.1. A method of manufacturing a thin-film resistor structure of the printer head, comprising forming a resistive layer and a conductor layer on an insulated substrate, as shown in the figure, opening a portion in the conductor layer above the resistive layer, forming a resistive heating element in the resistive layer, forming an insulating barrier layer over the pattern of the said layer a conductor, forming a window in said insulating barrier layer, creating a layer of metal in electrical contact with said rice a conductor layer through a said window having a geometry that reveals a predetermined portion of said conductor layer pattern, wiring from a metal layer from said conductor layer pattern through said window to an adjacent portion of said insulated substrate, so that wiring from a metal layer in said adjacent portion said insulating substrate forms a relatively large and flat region remote from said conductor layer pattern to create an offset spring contact.
2. Принтерная головка тонкопленочного резистора и структура межсоединений, включающие в совокупности: резистивный слой и слой проводника, сформированные на предварительно определенной области изолированной подложки, и упомянутый слой проводника, имеющий вскрытие в себе над резистивным слоем, образующее резистивный нагревательный элемент, изолирующий барьерный слой поверх упомянутого слоя проводника, имеющий поверхностную геометрию, которая открывает заранее определенную область упомянутого слоя проводника, слой металла на изолирующем барьерном слое, распространяющийся от упомянутого слоя проводника вниз на смежную область упомянутой изолированной подложки, на которой нет слоя проводника, посредством чего слой металла над упомянутой смежной областью упомянутой изолированной подложки образует относительно большую и плоскую область электрического контакта, для создания смещенного пружинного контакта.*2. The thin-film resistor printer head and the interconnect structure, which together include: a resistive layer and a conductor layer formed on a predetermined area of the insulated substrate, and said conductor layer having an opening in itself above the resistive layer, forming a resistive heating element, an insulating barrier layer on top said conductor layer having surface geometry that opens up a predetermined region of said conductor layer, a metal layer on an insulator present barrier layer extending from said conductor layer down to the adjacent region of said insulated substrate on which no conductor layer, whereby a layer of metal over said adjacent area of said insulated substrate forms a relatively large and flat area electrical contact to create a biased spring contact. *
3. Структура по п.2, в которой сделано небольшое отверстие в упомянутом изолирующем барьерном слое, чтобы раскрыть упомянутый слой проводника для связи с упомянутым слоем металла.3. The structure according to claim 2, in which a small hole is made in said insulating barrier layer in order to open said conductor layer for communication with said metal layer.
4. Структура по п.2, в которой упомянутый изолирующий барьерный слой сформирован с меньшим боковым размером, чем у упомянутого слоя проводника, таким образом, чтобы получился вскрытым краевой участок упомянутого рисунка проводящей трассы, для получения вышеупомянутого рисунка слоя металла в электрическом контакте с последним.4. The structure according to claim 2, in which said insulating barrier layer is formed with a smaller lateral dimension than that of said conductor layer, so that an edge portion of said pattern of the conductive path is opened, to obtain the aforementioned pattern of the metal layer in electrical contact with the latter .
5. Тонкопленочная структура межсоединений, включающая резистивный слой и слой проводника, сформированный на нем и расположенный на предварительно определенной области изолированной подложки, и упомянутый слой проводника, имеющий вскрытие в себе над резистивным слоем, образующее резистивный нагревательный элемент, изолирующий барьерный слой поверх упомянутого слоя проводника и имеющий поверхностную геометрию, которая открывает предварительно определенную область упомянутого слоя проводника, и слой металла на изолирующем барьерном слое, распространяющийся от вскрытой заранее определенной области упомянутого слоя проводника, вниз на смежную область упомянутой изолированной подложки, под которой не появляется никакой слой проводника, посредством чего слой металла над упомянутой смежной областью упомянутой изолированной подложки образует относительно большую и плоскую область, удаленную от упомянутого слоя проводника для создания смещенного пружинного контакта.5. A thin film interconnect structure including a resistive layer and a conductor layer formed on it and located on a predetermined region of the insulated substrate, and said conductor layer having an opening therein above the resistive layer, forming a resistive heating element, an insulating barrier layer over said conductor layer and having surface geometry that opens up a predetermined region of said conductor layer and a metal layer on an insulating barrier a layer extending from an opened predetermined region of said conductor layer down to an adjacent region of said insulated substrate, under which no conductor layer appears, whereby a metal layer above said adjacent region of said insulated substrate forms a relatively large and flat region remote from said layer conductor to create a biased spring contact.
На фиг.1.1.-1.5. представлены элементы структуры и основные этапы ее изготовления в соответствии с [5], используемым в нашей заявке в качестве прототипа.In Fig.1.1.-1.5. structural elements and the main stages of its manufacture are presented in accordance with [5], used as a prototype in our application.
На фиг.1.1. представлен разрез структуры после осаждения на поверхности изолированной диэлектриком 2 подложки 1 резистивного 3 и проводящего 4 слоев.In Fig.1.1. a section of the structure is shown after deposition on the surface of a
На фиг.1.2. представлен разрез структуры после формирования в правой части изолированной подложки методом литографии и последующего травления через первую маску фоторезиста резистивного 5 слоя и слоя проводника 6, созданных по рисунку.In Fig.1.2. A section of the structure is shown after forming an isolated substrate on the right side of the isolated substrate by lithography and subsequent etching through the first photoresist mask of the resistive 5 layer and the
На фиг.1.3. представлен разрез структуры после формирования методом литографии и последующего травления через вторую маску фоторезиста участка с образованием окна 7 в слое проводника над резистивным слоем, образующего резистивный нагревательный элемент 8 в резистивном слое.In Fig.1.3. a section of the structure is shown after formation by lithography and subsequent etching through a second photoresist mask of the portion with the formation of a
На фиг.1.4. представлен разрез структуры после формирования двухслойного 9 и 10 изолирующего барьерного слоя поверх рисунка упомянутого слоя проводника и последующего вскрытия методом литографии и последующего травления через третью маску фоторезиста окна 11 в упомянутом изолирующем барьерном слое.In figure 1.4. a section of the structure is shown after the formation of a two-
На фиг.1.5. представлен разрез структуры после осаждения слоя металла, находящегося в электрическом контакте с упомянутым рисунком слоя проводника через упомянутое окно и выполнения разводки из слоя металла 12 от упомянутого рисунка слоя проводника через упомянутое окно на прилегающий слева участок упомянутой изолированной подложки, так что разводка из слоя металла образует относительно большую и плоскую область, удаленную от упомянутого рисунка слоя проводника, для создания после покрытия дополнительным слоем металла 13 смещенного пружинного контакта 14.In Fig.1.5. a section of the structure is shown after deposition of a metal layer in electrical contact with said conductor layer pattern through said window and wiring of the
В результате в прототипе [5] устраняется недостаток, имеющий место в аналоге [2] и заключающийся в нестабильности нагревательного элемента при попадании и испарении чернил, не защищенного изолирующими барьерными слоями.As a result, the prototype [5] eliminates the disadvantage that occurs in the analogue [2] and consists in the instability of the heating element when ink enters and evaporates, which is not protected by insulating barrier layers.
Однако осаждение слоя металла на поверхность изолирующего барьерного слоя, под которым располагается резистивный слой и слой проводника, требует особой конфигурации суммарного рельефа ступеней слоя проводника и резистивного слоя, не допускающего утонения или разрыва изолирующего слоя на ступенях и образования в результате непланируемого контакта (в данном случае короткого замыкания) металлического и проводящего слоев.However, the deposition of a metal layer on the surface of the insulating barrier layer, under which the resistive layer and the conductor layer are located, requires a special configuration of the total relief of the steps of the conductor layer and the resistive layer, which does not allow thinning or rupture of the insulating layer on the steps and the formation of unplanned contact (in this case short circuit) of the metal and conductive layers.
Рельеф ступеней не должен иметь прямого или отрицательного угла, но только положительный наклон с углом не более 60 градусов. Наличие крутой ступени, близкой к прямому углу 90 градусов, или тем более отрицательного угла наклона слоев проводника и резистора реально приводит к разрыву изолирующего барьерного слоя на ступени и к смыканию верхнего металлического слоя и слоя проводника.The relief of the steps should not have a direct or negative angle, but only a positive slope with an angle of not more than 60 degrees. The presence of a steep step close to a right angle of 90 degrees, or even less a negative angle of inclination of the layers of the conductor and the resistor, actually leads to rupture of the insulating barrier layer on the steps and to the closure of the upper metal layer and the conductor layer.
Проблема в случае прототипа предельно усложнена необходимостью травления одновременно двух разных материалов, имеющих разную скорость травления через одну маску фоторезиста: слоя проводника и резистивного слоя. Возникает неопределенность формы рельефа, могущая привести к непланируемому смыканию слоев, и кроме того, к различной ширине, а значит, и номинала элемента резистора, что сказывается на качестве, надежности структур и снижению процента выхода годных.The problem in the case of the prototype is extremely complicated by the necessity of etching simultaneously two different materials having different etching rates through one photoresist mask: a conductor layer and a resistive layer. There is an uncertainty in the shape of the relief, which can lead to unplanned closure of the layers, and in addition to a different width, and hence the nominal value of the resistor element, which affects the quality, reliability of structures and lower yield.
Это обстоятельство связанно с формированием резистивного слоя и слоя проводника по общему рисунку на литографии с одной маской фоторезиста, когда приходится управлять одновременно процессами травления двух разных по свойствам материалов. Поскольку скорости травления их в одном травителе различны по определению, следует рассмотреть два варианта.This circumstance is associated with the formation of a resistive layer and a conductor layer according to the general pattern on lithography with one photoresist mask, when it is necessary to control simultaneously the etching processes of two materials with different properties. Since their etching rates in one etchant are different by definition, two options should be considered.
Первый вариант, когда скорость верхнего слоя проводника больше, чем нижнего резистивного слоя. Это приводит к существенному уходу размеров верхнего слоя (слоя проводника), так как скорость травления нижнего слоя меньше. На первый взгляд, это не особенно критично для структуры, поскольку верхний слой выполняет роль подводящего электрода. И на этом этапе электроды стравливаются только с боков. А расстояние между электродами задается последующим, вторым процессом литографии, где будет производиться травление части слоя проводника над элементом резистора, определяющее длину резистора.The first option, when the speed of the upper layer of the conductor is greater than the lower resistive layer. This leads to a substantial departure in the dimensions of the upper layer (conductor layer), since the etching rate of the lower layer is lower. At first glance, this is not particularly critical for the structure, since the top layer acts as a supply electrode. And at this stage, the electrodes are etched only from the sides. And the distance between the electrodes is set by the subsequent, second lithography process, where a part of the conductor layer will be etched above the resistor element, which determines the length of the resistor.
Но дело в том, что существенное стравливание верхнего слоя относительно нижнего открывает нижний слой, который начинает травиться как с торца, так и сверху, по мере стравливания с него верхнего слоя. Это приводит к уменьшению ширины резистора.But the fact is that significant etching of the upper layer relative to the lower opens the lower layer, which begins to be etched both from the end and from above, as the upper layer is etched from it. This leads to a decrease in the width of the resistor.
И поскольку процессы травления происходят под маской фоторезиста, в образующемся зазоре относительно изолированной подложки, точный расчет ухода размером проблематичен, что влияет на воспроизводимость результатов.And since the etching processes occur under the mask of a photoresist, in the resulting gap relative to the insulated substrate, an accurate calculation of the size departure is problematic, which affects the reproducibility of the results.
Второй вариант травления, когда скорость нижнего слоя в травителе выше, чем верхнего. В этом случае возникает «нора» под верхним слоем, приводящая к катастрофическим последствиям, как при прямом угле рельефа.The second etching option is when the speed of the lower layer in the etchant is higher than the upper. In this case, a “hole” appears under the upper layer, leading to catastrophic consequences, as at a right angle of relief.
Задачей изобретения является достижение технического результата, заключающегося в повышении качества и надежности принтерной головки и процента выхода годных в производстве, из-за исключения дефектов изолирующего слоя на ступенях структуры, за счет раздельного травления резистивного и проводящего слоев и повышения воспроизводимости резистора.The objective of the invention is to achieve a technical result, which consists in improving the quality and reliability of the print head and the percentage of yield suitable for production, due to the exclusion of defects in the insulating layer at the steps of the structure, due to the separate etching of the resistive and conductive layers and to increase the reproducibility of the resistor.
Поставленная задача решается в предлагаемом изобретении, содержащем:The problem is solved in the invention, containing:
1. Способ изготовления принтерной головки с тонкопленочным резистором, включающий осаждение резистивного слоя и слоя проводника на изолированной подложке, формирование рисунков слоев, осажденных на изолированной подложке, образующих резистивный нагревательный элемент, формирование изолирующего барьерного слоя поверх рисунка упомянутого слоя проводника, формирование окна в упомянутом барьерном слое, создание слоя металла, находящегося в электрическом контакте с упомянутым рисунком слоя проводника через упомянутое окно, имеющего геометрию, которая открывает заранее определенный участок упомянутого рисунка слоя проводника, выполнение разводки из слоя металла от упомянутого рисунка слоя проводника через упомянутое окно в изолирующем барьерном слое на прилегающий участок упомянутой изолированной подложки, так что разводка из слоя металла на упомянутом прилегающем участке упомянутой изолирующей подложки образует плоскую область, удаленную от упомянутого рисунка слоя проводника, для создания смещенного пружинного контакта, после осаждения резистивного слоя и слоя проводника на изолированной подложке вначале формируют рисунок слоя проводника, имеющего в себе вскрытие, образующее в последующем резистивный нагревательный элемент, а затем формируют рисунок из резистивного слоя с перекрытием рисунка слоя проводника на величину, превышающую точность совмещения в процессе литографии и уход размеров при травлении резистивного слоя.1. A method of manufacturing a printer head with a thin film resistor, including deposition of the resistive layer and the conductor layer on an insulated substrate, forming patterns of layers deposited on an insulated substrate forming a resistive heating element, forming an insulating barrier layer over the pattern of said conductor layer, forming a window in said barrier layer, the creation of a metal layer in electrical contact with said pattern of a conductor layer through said window having metric, which opens a predetermined portion of said conductor layer pattern, wiring from a metal layer from said conductor layer pattern through said window in an insulating barrier layer to an adjacent portion of said insulated substrate, so that wiring from a metal layer in said adjacent portion of said insulating substrate forms a planar region remote from said conductor layer pattern to create a biased spring contact after deposition of the resistive layer and the layer First, a conductor on an insulated substrate is first formed by a pattern of a layer of a conductor having an opening, which subsequently forms a resistive heating element, and then a pattern of a resistive layer is formed with an overlapping pattern of the conductor layer by an amount exceeding the alignment accuracy during lithography and the size is lost during etching of the resistive layer.
2. Принтерная головка с тонкопленочным резистором по данному способу, включающая резистивный слой и слой проводника, сформированные на предварительно определенном участке изолированной подложки, и упомянутый слой проводника, имеющий вскрытие в себе над резистивным слоем, образующее резистивный нагревательный элемент, изолирующий барьерный слой поверх упомянутого слоя проводника, имеющий поверхностную геометрию, которая открывает заранее определенную область упомянутого слоя проводника, слой металла на изолирующем барьерном слое, распространяющийся от упомянутого слоя проводника на смежную область упомянутой изолированной подложки, на которой нет слоя проводника, посредством чего слой металла над упомянутой смежной областью упомянутой изолированной подложки образует относительно большую и плоскую область электрического контакта, для создания смещенного пружинного контакта, рисунок резистивного слоя выполняется большего размера, чем рисунок слоя проводника, перекрывая рисунок слоя проводника на величину точности совмещения на литографии и ухода размеров при травлении резистивного слоя.2. A printer head with a thin-film resistor according to this method, comprising a resistive layer and a conductor layer formed on a predetermined portion of the insulated substrate, and said conductor layer having an opening therein above the resistive layer, forming a resistive heating element insulating the barrier layer over said layer a conductor having surface geometry that opens up a predetermined region of said conductor layer, a metal layer on an insulating barrier layer, p extending from said conductor layer to an adjacent region of said insulated substrate on which there is no conductor layer, whereby a metal layer above said adjacent region of said insulated substrate forms a relatively large and flat region of electrical contact, to create a biased spring contact, the resistive layer pattern is made larger than the pattern of the conductor layer, overlapping the pattern of the conductor layer by the value of the accuracy of alignment on lithography and the departure of sizes at etching the resistive layer.
Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что в способе изготовления тонкопленочного резистора принтерной головки после осаждения резистивного слоя и слоя проводника на изолированной подложке вначале формируют рисунок слоя проводника, имеющем в себе вскрытие, образующее в последующем резистивный нагревательный элемент, а затем формируют рисунок из резистивного слоя с перекрытием рисунка слоя проводника на величину, превышающую точность совмещения - в процессе литографии и уход размеров при травлении резистивного слоя, а в устройстве принтерной головки тонкопленочного резистора и структуре межсоединений рисунок резистивного слоя выполняется большего размера, чем рисунок слоя проводника, перекрывая рисунок слоя проводника на величину точности совмещения на литографии и ухода размеров при травлении резистивного слоя.Thus, the distinguishing features of the invention are that in a method for manufacturing a thin-film resistor of a printer head after deposition of the resistive layer and the conductor layer on an insulated substrate, a conductor layer pattern is first formed, having an opening, subsequently forming a resistive heating element, and then a pattern of resistive layer with an overlapping pattern of the conductor layer by an amount exceeding the accuracy of alignment - in the process of lithography and the departure of dimensions during etching of the resist Nogo layer, and the device of printer head and a thin-film resistor structure interconnect pattern of the resistive layer is performed larger than the conductor pattern layer, blocking layer conductor pattern on the alignment accuracy value for lithography and size shifts by etching the resistive layer.
Проведенные патентные исследования показали, что совокупность признаков изобретения является новой, что доказывает новизну заявляемого способа. Кроме того, патентные исследования показали, что в литературе отсутствуют данные, показывающие влияние отличительных признаков изобретения на достижение технического результата, что подтверждает изобретательский уровень предлагаемого способа.Patent studies have shown that the totality of the features of the invention is new, which proves the novelty of the proposed method. In addition, patent studies have shown that in the literature there are no data showing the influence of the distinguishing features of the invention on the achievement of a technical result, which confirms the inventive step of the proposed method.
В предлагаемом изобретении после осаждения резистивного слоя и слоя проводника по всей пластине и далее процессами литографии и травления формируется рисунок из слоя проводника с одновременным вытравливанием части проводника над предполагаемым элементом резистора, представляющим собой электроды к резистору. Процесс травления предусматривает обработку только одного слоя, а поэтому технологически хорошо управляем. При этом могут быть использованы как процессы изотропной плазмохимической обработки, в котором необходимый угол профиля ступени может задаваться составом травящей плазмы либо с помощью изначально сформированного профиля в маске фоторезиста, переносимый далее на травящиеся слои, так и жидкостные методы травления, обеспечивающие по принципу изотропного травления также наиболее предпочтительный в данном случае угол профиля ступени. Определенным недостатком плазмохимических методов травления является невысокая селективность при завершении травления верхнего слоя к нижнему слою.In the present invention, after the resistive layer and the conductor layer are deposited over the entire plate and then lithography and etching processes, a pattern is formed from the conductor layer with the simultaneous etching of a part of the conductor over the proposed resistor element, which is the electrodes to the resistor. The etching process involves processing only one layer, and therefore technologically well controlled. In this case, both isotropic plasma-chemical processing processes can be used, in which the necessary step profile angle can be set by the composition of the etching plasma or by using the initially formed profile in the photoresist mask, transferred further to the etched layers, and liquid etching methods, which also provide the principle of isotropic etching the most preferred in this case is the profile angle of the step. A certain disadvantage of plasma-chemical etching methods is the low selectivity at the end of etching of the upper layer to the lower layer.
Затем вторым процессом литографии и последующего процесса травления формируется рисунок из резистивного слоя, имеющий размеры большие, чем размер рисунка слоя проводника, на величину точности совмещения на литографии и ухода размеров при травлении резистивного слоя. Процесс травления, как и при травлении слоя проводника, предусматривает обработку только одного слоя, а поэтому также технологически хорошо управляем.Then, by the second lithography process and the subsequent etching process, a resistive layer pattern is formed, having dimensions larger than the size of the conductor layer pattern, by the magnitude of the alignment accuracy on lithography and the size offset during etching of the resistive layer. The etching process, as with the etching of a conductor layer, involves the processing of only one layer, and therefore is also technologically well controlled.
Указанное выполнение структуры и способа ее изготовления приводит к тому, что исключается источник неопределенности при травлении ширины резистивного слоя, что повышает качество структуры, устраняется потенциальная возможность замыкания металлического слоя и слоя проводника, что повышает надежность структуры, исключаются катастрофические отказы и, следовательно, растет процент выхода годных в процессе производства.The specified implementation of the structure and method of its manufacture leads to the fact that the source of uncertainty is eliminated by etching the width of the resistive layer, which improves the quality of the structure, eliminates the potential for shorting the metal layer and the conductor layer, which increases the reliability of the structure, eliminates catastrophic failures and, therefore, the percentage increases yield during the production process.
Такая последовательность отличительных признаков позволяет устранить недостатки прототипа.This sequence of distinctive features eliminates the disadvantages of the prototype.
На фиг.2.1.-2.5. представлена структура и основные этапы изготовления структуры по предлагаемому изобретению.In Fig.2.1.-2.5. presents the structure and main stages of manufacturing the structure according to the invention.
На фиг.2.1. представлен разрез структуры после осаждения на поверхности изолированной диэлектриком 2 подложки 1 резистивного 3 и проводящего 4 слоев.In Fig.2.1. a section of the structure is shown after deposition on the surface of a
На фиг.2.2. представлен разрез структуры после формирования на резистивном слое методом литографии и последующего травления через первую маску фоторезиста слоя проводника 16 с удалением участка в слое проводника 17, образующего в дальнейшем резистивный нагревательный элемент 8 в резистивном слое.In Fig.2.2. The section of the structure after formation on the resistive layer by lithography and subsequent etching through the first photoresist mask of the
На фиг.2.3. представлен разрез структуры после формирования методом литографии и последующего процесса травления через вторую маску фоторезиста рисунка из резистивного слоя 18 вокруг рисунка слоя проводника и имеющий размеры большие, чем размер рисунка слоя проводника, на величину точности совмещения на литографии и ухода размеров при травлении резистивного слоя.In Fig.2.3. a section of the structure after lithography formation and the subsequent etching process through a second photoresist mask is shown of a pattern of a
На фиг.2.4. представлен разрез структуры после формирования двухслойного 9 и 10 изолирующего барьерного слоя поверх рисунка упомянутого слоя проводника и последующего вскрытия методом литографии и последующего травления через третью маску фоторезиста окна 11 в упомянутом изолирующем барьерном слое.In Fig.2.4. a section of the structure is shown after the formation of a two-
На фиг.2.5. представлен разрез структуры после осаждения слоя металла, находящегося в электрическом контакте с упомянутым рисунком слоя проводника, через упомянутое окно и выполнения разводки из слоя металла 12 от упомянутого рисунка слоя проводника через упомянутое окно на прилегающий слева участок упомянутой изолированной подложки, так что разводка из слоя металла образует относительно большую и плоскую область, удаленную от упомянутого рисунка слоя проводника, для создания после покрытия дополнительным слоем металла 13 смешенного пружинного контакта 14.In Fig.2.5. a section of the structure is shown after deposition of a metal layer in electrical contact with said conductor layer pattern through said window and wiring from a
Пример. На подложке кремния марки КЭФ или КДБ толщиной 525 + 25 мкм (сопротивлением более 1 Ом·см) термическим окислением формируют слой двуокиси кремния толщиной 1.7±0.1 мкм. На окисленную поверхность пластины напыляют слои TaAl и AlCu в одном процессе. Слой TaAl толщиной 0.11-0.12 мкм используется в качестве резистивного слоя, содержит 50±10% Al и имеет сопротивление 27±3 Ом·см, сопротивление слоя проводника AlCu толщиной 0.5-0.6 мкм составляет 3.5±0.5 мкОм·см.Example. On a silicon substrate of the KEF or KDB brand with a thickness of 525 + 25 μm (resistance greater than 1 Ohm · cm) by thermal oxidation, a layer of silicon dioxide with a thickness of 1.7 ± 0.1 μm is formed. TaAl and AlCu layers are sprayed onto the oxidized surface of the wafer in the same process. A TaAl layer with a thickness of 0.11-0.12 μm is used as a resistive layer, contains 50 ± 10% Al and has a resistance of 27 ± 3 Ω cm, the resistance of an AlCu conductor layer with a thickness of 0.5-0.6 μm is 3.5 ± 0.5 μΩ cm.
Первой маской на литографии формируют разводку к резисторам из слоя проводника и определяют длину резистора. AlCu травится с клином в жидкостном травителе.The first mask on lithography form the wiring to the resistors from the conductor layer and determine the length of the resistor. AlCu is etched with a wedge in a liquid etchant.
Вторая маска на литографии формирует резистивный слой вокруг разводки из слоя проводника и определяет ширину резистора. Вторая маска перекрывает первую на 2.0 мкм. Травление TaAl также проводится в жидкостном травителе. Далее на плазмохимической установке в одном процессе осаждается изолирующий диэлектрик, состоящий из Si3N4 и SiC, соответственно толщиной 4400 и 2600 мкм с точностью 15%. С помощью третьей маски формируется контактное окно к слою проводника. Травление окна в изолирующих слоях производится в плазме с клином слоев диэлектрика от 30 до 60 градусов. Далее напыляются слои Та и Ni толщиной 5500+550 Å и 4500+500 Å соответственно с обязательной ионной очисткой поверхности предшествующих слоев. Четвертая маска формирует области Ni вокруг контактных окон. Пятая маска формирует площадку Та над нагревательным элементов резистора. Никель и тантал травятся в жидкостном растворе, В заключении слой никеля золотится гальваническим методом толщиной 300-700 Å.The second mask on lithography forms a resistive layer around the wiring from the conductor layer and determines the width of the resistor. The second mask overlaps the first by 2.0 microns. TaAl etching is also carried out in a liquid etchant. Then, on a plasma-chemical installation, in one process, an insulating dielectric consisting of Si 3 N 4 and SiC is deposited, respectively, with a thickness of 4400 and 2600 μm with an accuracy of 15%. Using the third mask, a contact window is formed to the conductor layer. Window etching in insulating layers is carried out in a plasma with a wedge of dielectric layers from 30 to 60 degrees. Then, Ta and Ni layers are deposited with a thickness of 5500 + 550 Å and 4500 + 500 Å, respectively, with obligatory ion cleaning of the surface of the preceding layers. A fourth mask forms Ni regions around the contact windows. The fifth mask forms the Ta plate above the heating elements of the resistor. Nickel and tantalum are etched in a liquid solution. In conclusion, a nickel layer is gold-plated by a galvanic method with a thickness of 300-700 Å.
Пример, описанный выше, является частным случаем, в котором используется предлагаемое изобретение.The example described above is a special case in which the invention is used.
Предлагаемое изобретение может использоваться для альтернативного типа структур, не выходя за пределы патентных притязаний.The present invention can be used for an alternative type of structure, without going beyond the scope of patent claims.
Литература:Literature:
1. Патент США 4535343.1. US patent 4535343.
2. Патент США 5636441.2. US patent 5636441.
3. Патент США 6139131.3. US patent 6139131.
4. Патент США 6280019.4. US patent 6280019.
5. Патент США 4862197.5. US patent 4862197.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003116829/28A RU2261498C2 (en) | 2003-06-05 | 2003-06-05 | Method for making a printer head with thin-film resistor and printer head device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003116829/28A RU2261498C2 (en) | 2003-06-05 | 2003-06-05 | Method for making a printer head with thin-film resistor and printer head device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003116829A RU2003116829A (en) | 2004-12-10 |
| RU2261498C2 true RU2261498C2 (en) | 2005-09-27 |
Family
ID=35850238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003116829/28A RU2261498C2 (en) | 2003-06-05 | 2003-06-05 | Method for making a printer head with thin-film resistor and printer head device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2261498C2 (en) |
-
2003
- 2003-06-05 RU RU2003116829/28A patent/RU2261498C2/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1302158C (en) | Thin film device for an ink jet printhead and process for manufacturing same | |
| US4862197A (en) | Process for manufacturing thermal ink jet printhead and integrated circuit (IC) structures produced thereby | |
| US20030234833A1 (en) | Ink-jet printhead and method of manufacturing the same | |
| KR100846348B1 (en) | Method of manufacturing substrate for ink jet recording head and method of manufacturing recording head using substrate manufactured by this method | |
| US8075107B2 (en) | Liquid ejection head | |
| DE60113926T2 (en) | Inkjet printer and associated manufacturing method | |
| JPH062414B2 (en) | Inkjet head | |
| JP2001162803A (en) | Monolithic inkjet printer head | |
| RU2261498C2 (en) | Method for making a printer head with thin-film resistor and printer head device | |
| US8256878B2 (en) | Substrate for ink ejection heads, ink ejection head, method of manufacturing substrate, and method of manufacturing ink ejection head | |
| US8182072B2 (en) | Substrate for inkjet printing head and method for manufacturing the substrate | |
| US8291576B2 (en) | Method of manufacturing liquid ejection head | |
| US6663227B2 (en) | Semiconductor device and process for producing the same | |
| RU2263998C2 (en) | Method for producing printhead interconnection structure incorporating thin-film resistor | |
| CN114103477A (en) | Thermal head, method of manufacturing thermal head, and thermal printer | |
| CN219634816U (en) | Liquid jet head chip structure | |
| US20240375411A1 (en) | Thermal print head | |
| US20250018730A1 (en) | Thermal print head and method for manufacturing thermal print head | |
| KR100497389B1 (en) | Inkjet printhead and method of manufacturing thereof | |
| KR100484202B1 (en) | Inkjet printhead with reverse heater and method of manufacturing thereof | |
| US8104170B2 (en) | Charge plate fabrication technique | |
| US7204020B2 (en) | Method for fabricating a charge plate for an inkjet printhead | |
| JPH0664169A (en) | Ink jet recording head | |
| JPH08164609A (en) | Ink jet head | |
| JP2006225745A (en) | Structure of thin film element and method for producing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130801 |