[发明专利]喷墨打印机中的加热栅极区域结构及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种喷墨打印机中的加热栅极区域结构及制作方法。

背景技术

在喷墨打印机中，具有打印头用于打印。打印头主要由两部分构成，一部分采用半导体制作技术在隔离的硅衬底上形成各种集成控制电路，进行电控制，另一部分采用微电子机械系统控制打印头的喷嘴的开合。打印头中具有墨水通道，墨水滴顺着墨水通道流到打印头的喷嘴上，当选择打印时，电控制使得打印头中的墨水滴流通过打印头喷嘴喷射出去进行打印。

图1为现有技术打印机中的打印头剖面结构示意图，该打印头为一个垂直折弯的墨水通道，墨水滴在垂直方向上注入该墨水通道，该墨水通道的水平方向出口为打印头的喷嘴。打印头喷嘴在水平方向上所相对的墨水通道内壁上，粘附有一个互补型金属氧化物半导体(CMOS)器件，该器件的栅极面向该墨水通道。在这里，将粘附有CMOS器件的区域称为加热栅极区域。在打印时，控制打印头的喷嘴开启，该CMOS器件接入电流，与墨水通道的墨水滴相接触的CMOS器件的栅极会产生热量，使得墨水通道的墨水滴产生泡沫膨胀，墨水滴就顺着墨水通道的水平方向通过喷嘴喷射出去。

在这里，CMOS器件的栅极制作过程为：在CMOS器件的半导体衬底上沉积一层氮化硅层后，然后在氮化硅层上采用化学气相沉积(CVD)方式沉积多晶硅层后，最后采用光刻和刻蚀工艺刻蚀多晶硅层后得到栅极，由于CVD沉积方式的原因，该CMOS器件的栅极表面是平滑的。

具体地，如图2a～图2e所示的现有技术打印机中的打印头打印过程剖面示意图，其中，

第一步骤，墨水滴垂直注入了墨水通道，该墨水通道为一个垂直折弯的墨水通道，该墨水通道的水平方向出口为打印头的喷嘴。打印头喷嘴在水平方向上所相对的墨水通道内壁上，粘附CMOS器件，该器件的栅极面向该墨水通道，如图2a所示；

第二步骤，要打印时，控制打印头的喷嘴开启，给CMOS器件通电，与墨水通道的墨水滴相接触的CMOS器件的栅极产生热量，由于热量传导的原因该墨水通道的墨水滴在水平方向上产生泡沫，如图2b所示；

第三步骤，随着CMOS器件的栅极热量不断增高，墨水通道的墨水滴在水平方向上产生泡沫继续膨胀，如图2c所示；

第四步骤，当在墨水通道在水平方向上产生的泡沫膨胀到一定程度上时，就破裂形成小滴沿着水平方向扩散，如图2d所示；

第五步骤，随着小滴沿着水平方向扩散，墨水滴顺着墨水通道的水平方向通过开启的喷嘴喷射出去，如图2e所示。

从上述过程可以看出，打印头整个打印过程的实现依赖于加热栅极区域在通电过程中所产生的热量及将热量传给墨水滴的热传导效率，产生的热量越大及热传导效率越高，所产生的墨水滴泡沫越多越容易快速膨胀后从打印头的开启喷嘴里喷出。为了使得打印质量较好，即快速并清晰打印，就需要使得在短时间内产生的墨水滴泡沫越多，从而容易快速膨胀后扩散从打印头的开启喷嘴里喷出，就需要增大加热栅极区域在通电过程中所产生的热量或热传导效率，由于CMOS器件的性能限制，所产生热量是一定的，所以就需要增大热传导效率，因此，就需要增大加热栅极区域面积，以使得更多地与墨水通道的墨水滴接触来提高热传导效率、但是，在实际制作过程中，却无法增大加热栅极区域面积，这是因为加热栅极区域需要在水平方向上正对着打印头的喷嘴且打印头的喷嘴边界是固定的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种喷墨打印机中的加热栅极区域结构，该结构的热传导效率比较高，从而使得打印头所产生的墨水滴泡沫越多越容易快速膨胀后从打印头的开启喷嘴里喷出。

本发明还提供一种喷墨打印机中的加热栅极区域结构的制作方法，该方法所制作的加热栅极区域结构的热传导效率比较高，从而使得打印头所产生的墨水滴泡沫越多越容易快速膨胀后从打印头的开启喷嘴里喷出。

根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种喷墨打印机中的加热栅极区域结构，该结构应用在打印机的具有垂直折弯墨水通道的打印头中，该打印机的水平方向上的出口为喷嘴，该结构粘附于打印头中在水平方向上面对于喷嘴的内壁上，该结构包括氮化硅层和其上的栅极层，其中，栅极层由崎岖不平的多晶硅材料或金属材料制成。

所述金属材料为金属铝，采用溅射方式得到。

所述崎岖不平的多晶硅材料是采用沉积半球形晶粒膜HSG方式沉积得到的。

所述栅极层厚度为300埃～1000埃。

所述氮化硅层厚度为100埃～200埃。