[发明专利]流体喷射装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体喷射装置及其制造方法，特别涉及一种改善工艺良率及稳定度并简化工艺的流体喷射装置及其制造方法。

背景技术

公知的流体喷射装置可分为喷孔片贴合及单片化工艺两种，其中喷孔片贴合的方式，是利用半导体工艺形成加热元件及钝化保护层后，再利用感光性厚膜光致抗蚀剂在加热元件上进行流体腔及流体通道的制作，之后再以接合剂将金属喷孔片对位贴合于厚膜光致抗蚀剂上，而完成喷射晶片的结构制作；在单片化流体喷射装置，其流体腔主要由基材与结构层组成，而结构层又由多层不同时间点形成的薄膜组成。目前流体喷射装置大多运用于喷墨头、燃料喷射器、生物科技的药剂注射、微全分析系统(μ-TAS)与无掩模线路系统等范围，其中喷墨头更是大量的使用热趋气泡式设计。

图1显示一种公知美国专利第6,102,530号的单片化的流体喷射装置1，始于硅基底10，且在硅基底10上形成结构层12，在硅基底10和结构层12之间形成流体腔14，用以容纳流体26；而在结构层12上设有第一加热器20、以及第二加热器22，第一加热器20用以在流体腔14内产生第一气泡30，第二加热器22用以在流体腔14内产生第二气泡32，以将流体腔14内的流体26射出。

公知的单片化流体喷射装置的结构层为金属层，其材料可为金、白金、镍或是镍合金；流体通道的制作方式使用公知的各向异性蚀刻方式，蚀刻晶片以形成流体通道；而流体腔的制作方式是利用牺牲层蚀刻的技术，其为利用半导体工艺在晶片上沉积氧化硅薄膜作为牺牲层，再利用氮化硅及氧化硅薄膜对蚀刻液选择比不同的特性，在经过牺牲层移除后，通过各向异性蚀刻在晶片上形成。

然而，由于一般的氧化硅薄膜的沉积需要相当的高温，且需要利用氢氟酸进行薄膜的蚀刻及去除，这样的工艺在稳定度上有其一定的限制而较无法达到理想的最优化参数，基于工艺稳定性及操作困难度而言，高分子材料大都可用常见的一些有机溶剂即可移除，因此利用高分子材料做为牺牲层的工艺便成为另一种成本低、工艺稳定的选择。

在单片化流体喷射装置的结构层为金属层，常用微电铸或电镀工艺来制作，在电镀工艺之前必须先在牺牲层上制作出电铸起始导电层，传统上主要的方法是利用溅镀或电子束蒸镀技术的方式沉积一层厚度较薄的金属薄膜以作为电镀起始层(under bump metallurgy；UBM)。在结构层完成后，必须把牺牲层及流体腔内的电镀起始层完全移除，始可避免牺牲层及电镀起始层的残留，而造成电镀起始层与填装的流体产生化学反应。而在制作电镀起始层以及移除牺牲层和电镀起始层时常会发生许多的问题。例如制作电镀起始层时，因溅镀或蒸镀的高温工艺而导致牺牲层材料变质而无法完全移除；移除牺牲层和电镀起始层时，严重的电镀起始层底切，将造成金属结构层剥落及电镀起始层移除不完全等。

基于上述缺点，因此有需要一种流体喷射装置的制造方法，在形成电镀起始层时不需要高温工艺，且能改善形成金属结构层的工艺稳定度。通过在牺牲层结构上形成导电高分子层作为电镀起始层，可使金属结构层的工艺稳定度提升，由此提升工艺成品率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种流体喷射装置及制造方法，利用导电高分子层作为电镀起始层，以改善上述公知技术的问题。

为达成发明的上述目的，本发明提供一种流体喷射装置的制造方法，包括：提供基底，且上述基底具有第一表面与第二表面；在上述基底的上述第一表面上形成图案化牺牲层；在上述基底的上述第一表面上形成导电高分子层，且覆盖上述图案化牺牲层；在上述导电高分子层上形成图案化光致抗蚀剂层；在暴露的上述导电高分子层上形成金属结构层，且上述金属结构层与上述图案化光致抗蚀剂层相邻；移除上述图案化光致抗蚀剂层与上述图案化光致抗蚀剂层下方的导电高分子层，以形成喷孔。上述流体喷射装置的制造方法，还包括由上述第二表面蚀刻上述基底，在上述基底中形成流体通道，以露出上述牺牲层；移除上述牺牲层，以形成流体腔，且该流体腔与上述喷孔及上述流体通道连通；在该金属结构层上形成抗化性金属薄膜。

本发明又提供一种流体喷射装置，包括：基底，具有第一表面，且上述基底的中具有流体通道；导电高分子层，形成于上述基底的上述第一表面上；金属结构层，形成于上述导电高分子层上，上述金属结构层与上述基底的上述第一表面间形成流体腔，且上述导电高分子层与该金属结构层的中具有喷孔，与上述流体腔连通。上述的流体喷射装置，其中还包括抗化性金属薄膜，形成于上述金属结构层上，且上述抗化性金属薄膜从上述金属结构层上表面延伸至上述喷孔内。

附图说明