[发明专利]超合金微型加热器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明关于一种微型加热器(micro-heating apparatus)，特别是一种以超合金(superalloy)材料制作的超合金微型加热器。

背景技术

微机电统(micro-electro mechanical system，MEMS)以半导体的工艺技术来制作微米(micro-meter，μm)级的机械结构，并可整合多种组件，而成为一个微型统，其产品涵盖光学、电子、电机、材料、物理、化学、生医等多个领域，为典型跨领域整合科技产品。

以微机电工艺制作的微型加热器，近年来已被广泛的利用，如应用于喷墨打印机喷嘴的微型加热器，当施加通过微型加热器的电阻片的电流时，喷嘴内的墨水瞬间将加热到沸腾，并立即受到推挤自喷嘴喷洒出来进行打印；此种用于加热的微型加热器亦可见于生医领域的生物芯片，利用微型加热器对于芯片反应槽内的样本进行温度控制，以利于进行相关的生物反应或后续的样本检测。喷墨打印机喷嘴内和生物芯片内的微型加热器都是利用微型加热器局部加热的功效，完善提供喷嘴或生物芯片所需的微热源。

然而，已知的微型加热器常以高电阻值的金属为电阻材料，经一段时间反复通电产热后，由温度和电子风(electron wind)加乘效应造成电阻内金属离子的移动，将使得晶界(grain boundary)面积因缺少原子而大幅减少，因而应力大幅增加，导致晶界无法承受应力而破坏使电阻断路，此一结果可称的为电致迁移(electron migration)效应，为造成微型加热器重复性及可靠性不佳的重要原因之一。

发明内容

鉴于已知微型加热器面临电致迁移效应，导致可靠度下降的问题，本发明的目的在于提供以超合金微型加热器，其包含基底、绝缘层、设于该绝缘层上的包含超合金材料的加热电阻以及设于该加热电阻之上的接触电极，以期解决已知技术中无法克服的难题。

本发明的另一目的在于提供一种制作超合金微型加热器的方法。首先提供基底与超合金溅镀靶，分别置于溅镀系统的阳极与阴极，且该基底的背面与该溅镀系统的阳极连结，而且该基底的正面设有绝缘层及图案化光致抗蚀剂，然后进行溅镀工艺，在该绝缘层与该图案化光致抗蚀剂表面形成超合金薄膜，最后进行剥离工艺(lift-off)，剥除该图案化光致抗蚀剂并图案化该超合金薄膜，以构成加热电阻。

由于超合金本身具有耐高热、高硬度、良好高温机械性质等优点，当利用于制作微型加热器时，可有效提升产品的可靠性及重复利用性，为良好的微型加热器材料。

附图说明

图1至图6依据本发明的第一优选实施例所绘示的超合金微型加热器的制作方法流程示意图。

图7至图9依据本发明的第二优选实施例所绘示的超合金微型加热器的制作方法流程示意图。

附图标记说明

10    基底                12    超合金溅镀靶

14    绝缘层              16    溅镀室

18    直流电源供应器      20    阴极

22    阳极                24    第一开口

26    第二开口            28    超合金薄膜

30    图案化光致抗蚀剂    32    加热电阻

34    第二光致抗蚀剂层    36    接触电极

40    基底                42    绝缘层

44    图案化光致抗蚀剂    46    超合金薄膜

48    加热电阻

具体实施方式

为使更进一步了解本发明，以下列举出具体实例，并配合图示、组件符号等说明，细说明本发明的构成内容及其所达成的功效。