專利名稱：具有摻雜的像金剛石的碳層并覆蓋著空穴層的加熱器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨打印頭。特別地，它涉及一種其中的在電阻層之上有一層摻雜的象金剛石的碳層的加熱器芯片。更特別地，所述摻雜的象金剛石的碳層包括硅、氮、鈦、鉭或其它，以及一層覆蓋所述摻雜的象金剛石的碳層的未摻雜的像金剛石的碳、鉭或鈦的空穴層。
背景技術(shù)：
使用噴墨技術(shù)的圖像印刷工藝是相對(duì)眾所周知的。一般來說，圖像是通過在精確的瞬間從噴墨打印頭噴射墨滴以便它們?cè)谒栉恢米矒舸蛴〗橘|(zhì)而產(chǎn)生的。打印頭由裝置(例如噴墨打印機(jī))之內(nèi)的可移動(dòng)打印架來支撐，并且可被引起相對(duì)于一個(gè)行進(jìn)的打印介質(zhì)而互動(dòng)。它依照微處理機(jī)或其它控制器的命令，不時(shí)地噴射墨滴。墨滴噴射的時(shí)機(jī)對(duì)應(yīng)于要打印的圖像的像素圖樣。除了打印機(jī)之外，采用噴墨技術(shù)的常見設(shè)備包括傳真機(jī)、多功能一體機(jī)、照片打印機(jī)以及繪圖機(jī)，僅舉幾個(gè)例子。
通常，熱噴墨打印頭包括連接到彩色或單色墨水的本地或遠(yuǎn)程的源、加熱器芯片、附著于加熱器芯片上的噴嘴或孔板、以及一個(gè)輸入/輸出連接器，例如帶式自動(dòng)粘合(TAB)電路，用于在使用期間電連接加熱器芯片和打印機(jī)。反過來，加熱器芯片通常包括多個(gè)在襯底(例如硅)上通過沉積、模制或蝕刻技術(shù)產(chǎn)生的薄膜電阻器或加熱器。貫穿硅的厚度切割或蝕刻的一個(gè)或多個(gè)墨孔用于流動(dòng)地連接墨源到各個(gè)加熱器。
為了打印或噴射單滴墨水，將少量電流唯一地引向各個(gè)電阻加熱器以快速地加熱少量墨水。這引起墨水在(加熱器和噴嘴板之間的)本地墨水盒中汽化，并且穿過噴嘴板而噴出并由噴嘴板投射向打印介質(zhì)。
迄今，傳統(tǒng)的硅襯底上的加熱器芯片薄膜包括出于與鈍化有關(guān)的原因而覆蓋著電阻層的氮化硅(SiN)和碳化硅(SiC)。此后，一個(gè)空穴層覆蓋著這兩個(gè)鈍化層以保護(hù)加熱器使其免受腐蝕性墨水和出現(xiàn)在墨水盒中的氣泡破裂的影響。關(guān)于厚度，SiN通常為2000至3000埃，SiC為1000至1500埃，空穴層為2000至4000埃。這樣，在電阻層之上的這三層的組合至少構(gòu)成了數(shù)千埃的厚度。而且，由于這三層都有不同的化學(xué)成分，因此至少需要三個(gè)處理步驟。
因此，噴墨打印頭技術(shù)希望的是需要最少處理步驟而無需受到打印頭功能或性能的相應(yīng)損失的最優(yōu)加熱器芯片配置。

發(fā)明內(nèi)容
通過應(yīng)用與下文中描述的具有摻雜的像金剛石的碳薄膜層并覆蓋著空穴層的噴墨打印頭加熱器芯片相關(guān)的原理和教導(dǎo)，可以解決上述及其它問題。
在一個(gè)實(shí)施例中，加熱器芯片有一個(gè)硅襯底，其上有多個(gè)薄膜層形成的加熱器堆疊，以用于在使用期間噴射墨滴。所述薄膜層包括一個(gè)硅襯底上的熱阻隔層；一個(gè)所述熱阻隔層上的電阻層；一個(gè)所述電阻層上的摻雜的像金剛石的碳層；以及所述摻雜的像金剛石的碳層上的一個(gè)空穴層。摻雜的像金剛石的碳層和空穴層這兩層共同致力于提高粘附力、鈍化和保護(hù)使其免受空穴影響這三個(gè)功能。所述摻雜的像金剛石的碳層最好包括硅，但也可以包括氮、鈦、鉭或其它元素。當(dāng)它包括硅時(shí)，推薦的硅濃度約為20至25原子百分?jǐn)?shù)。它更優(yōu)選地約為23原子百分?jǐn)?shù)。推薦的空穴層包括一層未摻雜的像金剛石的碳、鉭或鈦層。所述摻雜的像金剛石的碳層的厚度范圍在500至3000埃之間?？昭▽臃秶?00至6000埃之間。這樣，組合的厚度可以在少至1000埃到9000埃之間變動(dòng)。
在本發(fā)明的另一特征中，在傳統(tǒng)PECVD盒內(nèi)，使用襯底和氣態(tài)等離子體之間200至1000伏特的偏壓，在所述襯底上形成所述摻雜的像金剛石的碳層。優(yōu)選地，氣態(tài)等離子體包括甲烷和四甲基硅烷氣體。
在另一特征中，公開了包含加熱器芯片的打印頭和包含所述打印頭的打印機(jī)。
在隨后的描述中，將提出本發(fā)明的這些和其它實(shí)施例、特征、優(yōu)勢(shì)和特性，其中部分對(duì)于那些掌握技術(shù)中普通技能的人來說，通過查閱下述的發(fā)明說明書和引用的附圖或通過實(shí)踐本發(fā)明，將是顯而易見的。通過在附上的權(quán)利要求書中特別指出的工具、程序以及組合，可以實(shí)現(xiàn)并獲得本發(fā)明的特征、優(yōu)勢(shì)和特性。


圖1是依照配備了有像金剛石的含雜質(zhì)碳并覆蓋著空穴層的加熱器芯片的噴墨打印頭的本發(fā)明講授的透視圖；圖2是依照包含所述噴墨打印頭的噴墨打印機(jī)的本發(fā)明講授的透視圖；圖3A是依照有像金剛石的含雜質(zhì)碳并覆蓋著空穴層的加熱器芯片的加熱器堆疊的本發(fā)明講授的透視圖；以及圖3B是依照有像金剛石的含雜質(zhì)碳并覆蓋著空穴層的加熱器芯片的加熱器堆疊的本發(fā)明講授的平面圖。
具體實(shí)施例方式
在下述首選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，參考了形成其一部分的附圖，并且其中是通過可以實(shí)踐本發(fā)明的圖例、具體實(shí)施例來說明的。這些實(shí)施例描述得足夠詳細(xì)，以使那些熟悉技術(shù)的人能夠?qū)嵺`本發(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)理解可以利用其它的實(shí)施例，且可以進(jìn)行流程、電學(xué)或力學(xué)的變化而不背離本發(fā)明的范圍。用于本說明書中的術(shù)語晶片或襯底包括任意基本的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如藍(lán)寶石硅片(SOS)技術(shù)、絕緣硅片(SOI)技術(shù)、薄膜晶體管(TFT)技術(shù)、摻雜和未摻雜的半導(dǎo)體、由基本半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)支撐的硅外延層以及其它熟悉本技術(shù)的人清楚地了解的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。因此，下述詳細(xì)描述并不具有限制的意義，并且本發(fā)明的范圍僅由附上的權(quán)利要求書及它們的等價(jià)內(nèi)容來定義。依照本發(fā)明，在下文中我們描述了一種具有摻雜的像金剛石的碳薄膜層和覆蓋其上的空穴層的噴墨打印頭加熱器芯片。
參照?qǐng)D1，說明了本發(fā)明的噴墨打印頭，其整體表示為10。打印頭10有一個(gè)由任意適當(dāng)?shù)牟牧闲纬傻耐鈿?2用于容納墨水。其形狀可以變化并往往依賴于支撐或包含該打印頭的外部設(shè)備。外殼至少有一個(gè)向內(nèi)部的隔間16用于容納初始的或可再裝的墨源。在一個(gè)實(shí)施例中，所述隔間只有一個(gè)盒并容納黑色墨水、照片墨水、青色墨水、品紅、墨水或黃色墨水的源。在其它的實(shí)施例中，所述隔間有多個(gè)盒并包含三種墨水的供給。它最好包括青色、品紅和黃色墨水。在另一實(shí)施例中，所述隔間包含多種黑色、照片、青色、品紅或黃色墨水。然而，應(yīng)當(dāng)理解盡管隔間16被表示為本地集成于打印頭的外殼12之內(nèi)，它也可以替代地連接到遠(yuǎn)程的墨源并從例如管中接收所述源。
附著于外殼12的一個(gè)表面18的是可變形電路(尤其是帶狀自動(dòng)粘合(TAB)電路20)的一部分19。TAB電路20的另一部分21附著于外殼的另一表面22。在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)表面18、22在外殼的邊緣23上互相垂直。
TAB電路20支撐位于其上的多個(gè)輸入/輸出(I/O)連接器24，以在使用期間電連接加熱器芯片25到外部設(shè)備，例如打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、照片打印機(jī)、繪圖機(jī)、多功能一體機(jī)等等。在TAB電路20上有多個(gè)導(dǎo)電體26，以電連接并短路I/O連接器24到加熱器芯片25的輸入端(粘合點(diǎn)28)，并且各種用于促進(jìn)這種連接的技術(shù)對(duì)于那些熟悉技術(shù)的人來說是已知的。在首選實(shí)施例中，TAB電路是聚酰亞胺材料并且所述電導(dǎo)體和連接器包含銅。圖1僅畫出了八個(gè)I/O連接器24，八個(gè)電導(dǎo)體26和八個(gè)粘合點(diǎn)28，但目前打印頭有有大得多的數(shù)量且在此同樣地包含任意數(shù)量。更進(jìn)一步，那些熟悉技術(shù)的人應(yīng)當(dāng)理解盡管連接器、導(dǎo)體和粘合點(diǎn)的所述數(shù)量彼此相等，但實(shí)際的打印頭可以有不相等的數(shù)量。
加熱器芯片25包含至少一個(gè)流體地連接內(nèi)部墨源到外殼的墨孔32。在加工打印頭的期間，加熱器芯片25最好使用各種粘接劑、環(huán)氧樹脂類等技術(shù)中眾所周知的任意一種來連接或安裝在外殼上。為了形成所述孔，許多穿過加熱器芯片的厚度來切割或蝕刻孔的工藝是已知的。一些更推薦的工藝流程包括噴砂處理或蝕刻，例如濕、干、反應(yīng)離子蝕刻、深反應(yīng)離子蝕刻或其它。如圖所示，加熱器芯片包含四列(A列-D列)流體點(diǎn)火元件或加熱器。為了簡(jiǎn)單起見，在這擁擠的圖中，以具有六個(gè)點(diǎn)的四列來描繪加熱器，但實(shí)際上加熱器可以共計(jì)有數(shù)百或上千個(gè)?？v向相鄰的流體點(diǎn)火元件可以有也可以沒有側(cè)向的間隙、或者相互之間交錯(cuò)。然而，一般來說，所述流體點(diǎn)火元件有與附帶打印機(jī)的每英寸點(diǎn)分辨率相當(dāng)?shù)拇怪遍g距。這些例子包括沿著通孔縱向長(zhǎng)度的一英寸的1/300th、1/600th、1/1200th、1/2400th或其它。如下文中將更詳細(xì)描述的，應(yīng)當(dāng)理解加熱器芯片的各個(gè)加熱器最好由一系列通過生長(zhǎng)、沉積、掩膜、模制、光刻法和/或蝕刻其它處理步驟產(chǎn)生的薄膜層構(gòu)成。未畫出的具有多個(gè)噴嘴孔的一個(gè)噴嘴板粘附到、或作為另一薄膜層而產(chǎn)生，以便噴嘴孔與加熱器對(duì)齊并在其之上。在使用期間，噴嘴孔向打印介質(zhì)投射墨水。
參見圖2，表示為噴墨打印機(jī)形式的外部設(shè)備包含在使用期間的打印頭10，并且其整體以40來表示。打印機(jī)40包括一個(gè)支架42，其具有多個(gè)用于包含一個(gè)或多個(gè)打印頭10的狹槽44。如現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，支架42(依照控制器57的輸出59)沿著打印區(qū)46上的桿48由提供給傳動(dòng)皮帶50的動(dòng)力進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。支架42的往復(fù)運(yùn)動(dòng)相對(duì)于打印介質(zhì)而產(chǎn)生，例如在打印機(jī)40中沿著紙張通道從進(jìn)紙盒54、穿過打印區(qū)46、到輸出紙盒56的向前移動(dòng)的紙張52。
如圖中的箭頭所示，當(dāng)在打印區(qū)中時(shí)，支架42在往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向上進(jìn)行的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通常垂直于紙張52在前進(jìn)方向上的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。在按照打印機(jī)微處理器或其它控制器57指揮的時(shí)間內(nèi)，來自(圖1)隔間16的墨滴被從加熱器芯片25中噴射。墨滴噴射的時(shí)機(jī)對(duì)應(yīng)于要打印的圖像的像素圖樣。這種圖樣往往在電連接到控制器57(通過Ext輸入)并位于打印機(jī)外部的裝置中產(chǎn)生，所述裝置包括，但不限于，計(jì)算機(jī)、掃描儀、照相機(jī)、視頻顯示器、個(gè)人數(shù)據(jù)助理或其它。
為了打印或噴射單滴墨水，使用少量電流唯一地引向流體點(diǎn)火元件(在圖1的列A-D中的點(diǎn))以快速地加熱少量墨水。這引起墨水在加熱器和噴嘴板之間的本地墨盒中汽化，并且穿過噴嘴板而噴出、并由噴嘴板投射向打印介質(zhì)。噴射這種墨滴所要求的點(diǎn)火脈沖可以包含單個(gè)或分離的點(diǎn)火脈沖，并從粘合片28、電導(dǎo)體26、I/O連接器24和控制器57之間的連接處、在加熱器芯片的輸入端(例如，粘合片28)上被接收。內(nèi)部加熱器芯片導(dǎo)線將來自輸入端的點(diǎn)火脈沖傳遞到一個(gè)或多個(gè)流體點(diǎn)火元件。
具有用戶選擇接口60的控制面板58也伴隨著許多打印機(jī)，作為到控制器57的輸入62以提供額外的打印機(jī)能力和魯棒性。
參見圖3A和3B，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的加熱器芯片是通過一系列生長(zhǎng)層、沉積、掩膜、模制、光刻法和/或蝕刻或其它處理步驟處理的襯底，所得到的加熱器芯片325被表示為單個(gè)加熱器堆疊318，具有許多彼此堆疊的薄膜層。特別地，薄膜層包括，但不限于一個(gè)在襯底302之上的熱阻隔層304；一個(gè)在所述熱阻隔層之上的電阻層306；一個(gè)在所述電阻層之上、在使用期間通過熱導(dǎo)性加熱所述電阻層的(分成正反電極部分，即陽極307、陰極308)的導(dǎo)體層；一個(gè)在所述電阻層之上的摻雜的像金剛石的碳層310；以及一個(gè)在所述摻雜的像金剛石的碳層之上的空穴層312。
在不同的實(shí)施例中，薄膜層由化學(xué)氣相淀積(CVD)、物理汽相淀積(PVD)、晶體外延附生、離子束沉積、汽化、噴鍍或其它相似的已知技術(shù)中任意一種來沉積。推薦的CVD技術(shù)包括低壓(LP)、常壓(AP)、增強(qiáng)等離子體(PE)、高密度等離子體(HDP)或其它。推薦的蝕刻技術(shù)包括，但不限于，濕或干蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻、深反應(yīng)離子蝕刻等中的任意一種。推薦的光刻法步驟包括，但不限于，暴露于紫外線或X射線光源下或者其它技術(shù)，感光掩模包括感光掩模島和/或感光掩?？?。在具體的實(shí)施例中，島或孔依賴于掩模的配置是清晰區(qū)域或是黑暗區(qū)域掩模，這些術(shù)語是現(xiàn)有技術(shù)中已充分理解的。
從圖3A和3B顯然可以看出，襯底302提供了基底層，其上形成了所有其它層。在一個(gè)實(shí)施例中，它包括一個(gè)p型號(hào)、100定向、有5-20歐姆/厘米的電阻系數(shù)的硅片。其起始厚度優(yōu)選為，但并不一定必須，525+/-20微米、625+/-20微米或625+/-15微米中的任意一個(gè)，其各自的晶片直徑為100+/-0.50毫米、125+/-0.50毫米以及150+/-0.50毫米。
下一層為熱阻隔層304。該層的一些實(shí)施例包括一個(gè)約為1至3微米(特別是1.82+/-0.15微米)的典型厚度、與玻璃例如BPSG、PSG或PSOG相混合的硅氧化物層。該層可以是生長(zhǎng)層也可以是沉積層。
接著熱阻隔層并安放在其表面上的是加熱器或電阻器層306。該電阻器層最好是厚度約為1000埃的約50-50％的鉭-鋁成分層。在其它實(shí)施例中，該電阻器層包括任何下列的各項(xiàng)基本上純的層或組合層鉿Hf，鉭Ta，鈦Ti，鎢W，二硼化鉿HfB2，氮化鉭，Ta2N，TaAl(N，O)，TaAlSi，TaSiC，Ta/TaAl層狀電阻器，Ti(N，O)和WSi(O)。
導(dǎo)體層覆蓋了電阻器層306的一部分(例如，電阻器層除了在點(diǎn)118和120之間部分的那部分)并包括一個(gè)陽極307和陰極308。在一個(gè)實(shí)施例中，該導(dǎo)體層是厚度約為5000+/-10％埃的約99.5-0.5％的鋁-銅組合。在其它實(shí)施例中，該導(dǎo)體層包括純鋁、或使用2％銅的鋁和使用4％銅的鋁的組合物。
在陽極和陰極之間(在點(diǎn)118和120之間)的電阻器層306的表面上，是定義加熱器長(zhǎng)度LH的距離。在通常在加熱器長(zhǎng)度下的區(qū)域107中，電阻器層306的厚度在定義電阻器厚度的表面108到表面110之間。如圖所示，電阻器層306的寬度還定義了加熱器的寬度WH。如在申請(qǐng)日期為2002年5月14日、標(biāo)題為《用于噴墨打印頭和打印機(jī)的加熱器芯片配置》的同時(shí)待審的Lexmark申請(qǐng)第10/146,578號(hào)中所教導(dǎo)的(在此通過引用明確地將其包括)，從各個(gè)加熱器318穩(wěn)定地噴射墨水所要求的能量是加熱器面積(加熱器長(zhǎng)度LH乘以加熱器寬度WH)和厚度TH或加熱器體積的函數(shù)。盡管加熱器形狀通常被描繪為有正方形或長(zhǎng)方形的形狀，應(yīng)當(dāng)理解可以使用不能簡(jiǎn)單地由寬度WH和長(zhǎng)度LH來描述的其它的更復(fù)雜形狀。不管加熱器形狀可能多么復(fù)雜，它們?nèi)杂忻娣eAH。加熱器面積AH由電阻器層306的限于陽極307和陰極308之間的部分形成。作為一個(gè)典型的例子，本發(fā)明預(yù)期使用大約3至4GJ/m3的能量/體積以從單個(gè)加熱器噴射墨水。特別地，它約為2.94至3.97GJ/m3。反過來，功率/體積約大于1.5瓦特/m3。為了產(chǎn)生2ng的墨滴，本發(fā)明預(yù)期加熱器面積約為300平方微米，而30ng的墨滴對(duì)應(yīng)于約為1000平方微米的加熱器面積。
在電阻器層306的表面部分上，在點(diǎn)118和120之間，以及沿著導(dǎo)體層的上表面部分320和321，如在點(diǎn)116和118之間以及在點(diǎn)120和122之間，是摻雜的像金剛石的碳層310。在一個(gè)實(shí)施例中，摻雜的像金剛石的碳層的厚度基本上均勻地在約500至3000埃+/-10％之間。在另一實(shí)施例中，所述厚度可以大至約8000埃。
所述摻雜的像金剛石的碳層的摻雜物最好包括硅，但還可以包括氮、鈦、鉭、電介質(zhì)或者其它。當(dāng)它包括硅時(shí)，推薦的硅濃度約為20至25原子百分?jǐn)?shù)。它最好約為23原子百分?jǐn)?shù)。
其中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在加熱器層之上的單個(gè)摻雜的像金剛石的碳層達(dá)到了可以與傳統(tǒng)加熱器芯片使用兩個(gè)鈍化層相比的出色的鈍化性質(zhì)。使用單層從工藝流程中省略沉積步驟，簡(jiǎn)化了制造工藝，同時(shí)改善了處理能力。與像金剛石的基本上純的碳相比，它還表現(xiàn)出了對(duì)下層的增強(qiáng)的粘附力。在申請(qǐng)日為2002年6月7日、標(biāo)題為《使用DLC島的能量高效的加熱器堆疊》的第10/165,534號(hào)Lexmark轉(zhuǎn)讓的同時(shí)待審申請(qǐng)(在此通過引用將其包含)中，可以找到在電阻器層之上的像金剛石的純碳層的說明。
不幸的是，單層的摻雜的像金剛石的碳并不足以抵擋在一般處于加熱器上的區(qū)域330中墨水的腐蝕作用或長(zhǎng)期的氣泡破裂作用。這樣，為了改善壽命，在所述摻雜的像金剛石的碳層的上表面上安放一個(gè)空穴層312。摻雜的像金剛石的碳層和空穴層這兩者共同致力于增強(qiáng)的黏附、鈍化和空穴這三個(gè)功能。
在首選實(shí)施例中，空穴層包括一個(gè)未摻雜的像金剛石的碳層、純的或摻雜的鉭層、純的或摻雜的鈦層或者其它層。在另一實(shí)施例中，空穴層的厚度基本上均勻地在約500到約6000埃之間。反過來，摻雜像金剛石的碳層和空穴層的組合厚度在少至1000埃到9000埃之間變化。然而，實(shí)際厚度依賴于應(yīng)用。
一個(gè)噴嘴板(未示出)最后附著于上述描述的加熱器堆疊上以在使用期間引導(dǎo)和投射墨滴到打印介質(zhì)上，所述墨滴形成為通常在加熱器之上的墨水室區(qū)域330中的氣泡。
在本發(fā)明的另一特征中，在傳統(tǒng)PECVD盒內(nèi)，使用襯底和氣態(tài)等離子體之間的約200至約1000伏特的偏壓，在所述襯底302上形成摻雜的像金剛石的碳層。所述氣態(tài)等離子體最好包括甲烷和四甲基硅烷氣體。此后，在空穴層是未摻雜的像金剛石的碳層的情況下，可以切斷四甲基硅烷氣體流向所述盒中，從而允許像金剛石的純碳被電鍍或堆積。這節(jié)省了處理步驟。
在其它實(shí)施例中，以約為1000至2000埃/分鐘的沉積速率，使用約為30至35KW/m2的功率密度，在約30mtorr的壓力下，來沉積像金剛石的碳層。
最后，出于對(duì)本發(fā)明各種特征進(jìn)行說明和描述的目的，給出了上述的描述。然而，該描述并非意在意味著是詳盡的，或?qū)⒈景l(fā)明限制為所公開的精確形式。因此，選擇如上所述的實(shí)施例來提供對(duì)本發(fā)明原理及其實(shí)際應(yīng)用的最好的說明，從而使熟悉技術(shù)中普通技能的人能夠以各種實(shí)施例和各種適合于預(yù)期的特定使用的修改方案來使用本發(fā)明。當(dāng)依照公平、合法和公正地授權(quán)的外延解釋時(shí)，所有這些修改和變化都在由附上的權(quán)利要求書所確定的本發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于一個(gè)噴墨打印頭的加熱器芯片，其包括一個(gè)襯底；一個(gè)在所述襯底之上的摻雜的像金剛石的碳層；以及一個(gè)在所述摻雜的像金剛石的碳層之上的空穴層。
2.一個(gè)權(quán)利要求1的加熱器芯片，進(jìn)一步包括一個(gè)在所述襯底和所述摻雜的像金剛石的碳層之間的電阻層。
3.一個(gè)權(quán)利要求2的加熱器芯片，其中所述摻雜的像金剛石的碳層是一個(gè)硅的像金剛石的碳層。
4.一個(gè)權(quán)利要求3的加熱器芯片，其中在所述硅的像金剛石的碳層中的硅濃度為約20至約25原子百分?jǐn)?shù)。
5.一種用于一個(gè)噴墨打印頭的加熱器芯片，其包括一個(gè)襯底；一個(gè)在所述襯底之上的電阻層；以及一個(gè)直接在所述電阻層之上的摻雜的像金剛石的碳層。
6.一種用于一個(gè)噴墨打印頭的加熱器芯片，其包括一個(gè)襯底；一個(gè)在所述襯底之上的電阻層；一個(gè)直接在所述電阻層的一部分之上的摻雜的像金剛石的碳層；以及一個(gè)直接在所述摻雜的像金剛石的碳層之上的空穴層。
7.一個(gè)權(quán)利要求6的加熱器芯片，其中所述空穴層是未摻雜的像金剛石的碳層、鉭層和鈦層之一。
8.一個(gè)權(quán)利要求7的加熱器芯片，其中所述空穴層的厚度為約500至約6000埃。
9.一個(gè)權(quán)利要求6的加熱器芯片，其中所述摻雜的像金剛石的碳層包括硅。
10.一個(gè)權(quán)利要求9的加熱器芯片，其中在所述摻雜的像金剛石的碳層中的硅濃度為約20至約25原子百分?jǐn)?shù)。
11.一個(gè)權(quán)利要求6的加熱器芯片，其中所述摻雜的像金剛石的碳層的厚度為約500至約3000埃。
12.一個(gè)權(quán)利要求6的加熱器芯片，其中所述摻雜的像金剛石的碳層包括氮、鈦、鉭和電介質(zhì)之一。
13.一種噴墨打印頭，其包括一個(gè)外殼；一個(gè)連接到所述外殼的襯底；一個(gè)在所述襯底之上厚度約500至約3000埃的硅的像金剛石的碳層；以及一個(gè)直接在所述硅的像金剛石的碳層之上的、厚度約500至約6000埃的、未摻雜的像金剛石的碳層、一個(gè)鉭層和一個(gè)鈦層之一。
14.一個(gè)權(quán)利要求13的打印頭，其中在所述硅的像金剛石的碳層中的硅濃度為約20至約25原子百分?jǐn)?shù)。
15.一個(gè)權(quán)利要求13的打印頭，進(jìn)一步包括所述外殼中的一個(gè)墨源。
16.一種用于噴墨打印頭的加熱器芯片的加熱器堆疊，其基本上包括一個(gè)襯底；一個(gè)在所述襯底之上的熱阻隔層；一個(gè)在所述襯底之上的電阻層；一個(gè)在所述襯底之上的導(dǎo)體層，該導(dǎo)體層有一個(gè)陽極和一個(gè)陰極；一個(gè)在所述襯底之上的摻雜的像金剛石的碳層；以及一個(gè)在所述摻雜的像金剛石的碳層之上的空穴層，其中所述襯底缺少碳化硅和氮化硅層。
17.一個(gè)權(quán)利要求16的加熱器芯片的加熱器堆疊，其中所述摻雜的像金剛石的碳層是一個(gè)硅的像金剛石的碳層。
18.一個(gè)權(quán)利要求16的加熱器芯片的加熱器堆疊，其中所述空穴層是未摻雜的像金剛石的碳層、鉭層和鈦層之一。
19.一個(gè)權(quán)利要求16的加熱器芯片的加熱器堆疊，其中所述摻雜的像金剛石的碳層包括氮、鈦、鉭和電介質(zhì)之一。
20.一個(gè)權(quán)利要求16的加熱器芯片的加熱器堆疊，其中所述電阻層是一個(gè)鉭鋁層。
21.一種噴墨打印頭，其包括一個(gè)具有一個(gè)初始墨源的外殼；以及一個(gè)與所述外殼相連接的硅襯底，其具有由其上多個(gè)薄膜層形成的加熱器堆疊，以在使用期間從墨源噴射墨滴，所述多個(gè)薄膜層包括一個(gè)直接在所述硅襯底之上的熱阻隔層，其厚度約1至約3微米；一個(gè)直接在所述熱阻隔層之上的鉭鋁電阻層，其厚度約1000埃；一個(gè)直接在所述鉭鋁電阻層的一部分之上的硅的像金剛石的碳層，其厚度約500至約3000埃，所述硅的像金剛石的碳層的硅濃度約20至約25原子百分?jǐn)?shù)；以及一個(gè)直接在所述硅的像金剛石的碳層之上的空穴層，其厚度約500至約6000埃。
22.一個(gè)權(quán)利要求21的打印頭，其中所述空穴層是未摻雜的像金剛石的碳層、鉭層和鈦層之一。
全文摘要
一種噴墨打印頭加熱器芯片有一個(gè)硅襯底，其上有多個(gè)薄膜層形成的加熱器堆疊，以用于在使用期間噴射墨滴。所述多個(gè)薄膜層包括一個(gè)所述硅襯底上的熱阻隔層；一個(gè)所述熱阻隔層上的電阻層；一個(gè)所述電阻層上的摻雜的像金剛石的碳層；以及一個(gè)摻雜的像金剛石的碳層上的空穴層。摻雜的像金剛石的碳層最好包括硅，但也可以包括氮、鈦、鉭及其組合或其它元素。當(dāng)它包括硅時(shí)，推薦的硅濃度約為20至25原子百分?jǐn)?shù)。推薦的空穴層包括一層未摻雜的像金剛石的碳、鉭或鈦層。摻雜的像金剛石的碳層的厚度范圍在500至3000埃之間?？昭▽臃秶?00至6000埃之間。還公開了噴墨打印頭和打印機(jī)。
文檔編號(hào)B41J2/05GK1738716SQ200380109029
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者弗蘭克·E.·安德森, 拜倫·V.·貝爾, 羅伯特·科內(nèi)爾, 關(guān)怡敏(音譯), 喬治·K·派瑞施 申請(qǐng)人:萊克斯馬克國(guó)際公司