BACKGROUND OF THE INVENTION
1. Field of the Invention
[0001] The invention relates to a microinjector head and its manufacturing method, and more
particularly, to an integrally formed microinjector head with driving circuit, and
a manufacturing method thereof.
2. Description of the Prior Art
[0002] At present, droplet injectors are widely applied in inkjet printers. Droplet injectors
also have many other applications in different fields such as fuel injection systems,
cell sorting, drug delivery systems, direct print lithography and micro jet propulsion
systems. The common aim of the above applications is to provide a droplet injector
that is reliable, of low-cost, and provides high-quality droplets with a high frequency
and a high spatial resolution.
[0003] However not all apparatuses can successfully inject uniform droplets. In currently
known and used droplet injection systems, one system using thermally driven bubbles
to inject droplets is proved to be a successful system because of its comparatively
simple architecture and lower cost.
[0004] U. S. Pat. No.
6,102,530-"Apparatus and method for using bubbles as virtual valve in microinjector to eject
fluid" mentions a droplet injection apparatus with virtual valves as shown in Fig.
1. In fig.1, heaters 20, 22 are located around orifices 18. A first bubble is generated
at a position on a fluid chamber 14 close to orifices upon heating, the first bubble
acts like a virtual valve and is capable of reducing a cross talk effect with the
adjacent chambers. A second bubble is then generated and approaches the first bubble
to push the fluid, causing a droplet to be ejected from the orifice 18. Finally, the
second bubble fuses with the first bubble and successfully reduces the production
of satellite droplets.
[0005] U. S. Pat. No.
5,122,812-"Thermal inkjet print head having driver circuit thereon and method for making the
same" mentions a structure of an inkjet print head with driving circuit as shown in
Fig. 2. Heating devices and driving circuit are integrated on a same substrate. However
there are still many steps in the process. And according to the structure, a barrier
layer 130 of 20 ∼ 30 µm in thickness must be formed and an orifice plate is adhered
on the barrier layer 130. This adhesion procedure limits the spatial resolution due
to unavoidable assembly tolerance. In addition, the adhesion procedure is not compatible
with general IC processes. When microinjector arrays are integrated with driving circuit
to reduce layout and are tightly packed, such incompatibility problems become more
obvious and lead to more complicated manufacturing processes and thus higher costs.
SUMMARY OF THE INVENTION
[0006] It is therefore a primary objective of the claimed invention to provide a microinjector
head with driving circuit to control a plurality of first and second bubble-generating
devices simultaneously to eject fluid in a plurality of chambers from orifices. A
secondary objective of the claimed invention is to provide a manufacturing method
for making a microinjector head with driving circuit in fewer steps and with less
number of circuit devices and linking circuits as compared with the conventional microinjector
head.
[0007] According to the claimed invention, the microinjector head with driving circuit to
eject fluid uses a bubble as a virtual valve. The microinjector head comprises a plurality
of fluid chambers, a manifold, a plurality of orifices, and a plurality of pairs of
bubble generators, each pair of bubble generators comprising a first bubble generating
device and a second bubble generating device, and a driving circuit.
[0008] Wherein the manifold is communicated with the fluid chambers and the plurality of
orifices are communicated with the fluid chamber.
[0009] The fluid chambers are bounded by a substrate, a low-stress layer and parts of a
dielectric layer or parts of a sacrificial layer.
[0010] The first and second bubble generating device are located near a corresponding orifice
and on the surface of the low-stress layer opposite to the corresponding chamber,
the first bubble-generating device generates a first bubble that is used as a virtual
valve, thereafter, the second bubble-generating device generates a second bubble to
cause fluid in the chamber to eject out from the orifice when the chamber is filled
with fluid.
[0011] The driving circuit comprises a plurality of functional devices disposed on a same
substrate as the plurality pairs of first and second bubble generating devices. The
driving circuit is used to independently send a driving signal to a single bubble
generator, and to drive the plurality pairs of the bubble generators, whereby functions
to simultaneously control the plurality pairs of the bubble generators.
[0012] The functional devices may be transistors, in particular metal oxide semiconductor
field effect transistors (MOSFET).
[0013] According to the claimed invention, it is provided a method for manufacturing the
microinjector with a driving circuit comprising the steps of providing a substrate;
forming a driving circuit which includes a plurality of functional devices on the
substrate; then either forming a sacrificial layer on the substrate without coving
the driving circuit or using the uppermost layer of the dielectric layer upon foming
the driving circuit as the sacrificial layer; sequentially, forming a low-stress material
layer on the sacrificial layer; then, etching the substrate and the sacrificial layer
to form a manifold and a plurality of fluid chambers wherein the manifold is communicated
with the fluid chambers so as to supply the fluid to the fluid chambers.
[0014] Then, a plurality of pairs of First and second bubble generating device are formed
on the low-stress material layer while communicating with the driving circuit. Finally,
a plurality of orifices are formed between the corresponding first and second bubble
generating device, and communicated with the fluid chambers to eject the fluid, whereby
an integrally formed microinjector with a driving circuit is finished.
[0015] These and other objects and the advantages of the present invention will no doubt
become obvious to those of ordinary skill in the art after having read the following
detailed description of the preferred embodiment that is illustrated in the various
figures and drawings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0016]
Fig. 1 is a structural diagram of a prior art droplet injection apparatus with virtual
valves.
Fig. 2 is a structural dissection diagram of a prior art microinjector head with driving
circuit;
Fig. 3 to Fig. 9 are structural and schematic diagrams of procedures to manufacture
the microinjector head with driving circuit and structural diagrams of the microinjector
head, wherein Fig. 9 is a structural and schematic diagram of the microinjector head
with driving circuit of the present invention; and
Fig. 10 to Fig.12 are structural and schematic diagrams of a second embodiment of
procedures to manufacture the microinjector head with driving circuit and structural
diagrams of the microinjector head.
Brief Description of the Reference Numerals
[0017]
| 10 |
array |
12 |
microinjector |
| 14 |
fluid chamber |
16 |
manifold |
| 18 |
orifice |
20 |
first heater |
| 22 |
second heater |
24 |
common electrode |
| 26 |
fluid |
38 |
substrate |
| 40 |
sacrificial layer |
42 |
low-stress layer |
| 44 |
conductive layer |
45,46 |
low temperature oxide layer |
| 50 |
second part |
51 |
dielectric layer |
| 52 |
first part |
101 |
thin oxide layer |
| 102 |
silicone nitride layer |
105 |
polysilicon gate |
| 106 |
source |
107 |
drain |
| 130 |
shield layer |
140 |
orifice plate |
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
[0018] The present invention offers an improvement over the prior art. Therefore, references
to items shown in Fig.1 and Fig.2 will be made in the following description. As shown
in Fig.1 which shows an array 10 of microinjector 12, the array 10 comprises a plurality
of microinjectors 12 adjacent each other. Each of the microinjectors includes a fluid
chamber 14, a manifold 16, an orifice 18, a first heater 20, and a second heater 22.
The first heater 20 and the second heater 22 are connected in series to a common electrode
24.
[0019] The first heater 20 and the second heater 22 is operated, so that the first heater
20 generates a first bubble which functions like a valve, for separating the fluid
chamber 14 and the orifice 18, and the second heater 22 then generates a second bubble
which is used to push the fluid 26, cause the fluid to be ejected from the orifice
18, thereby achieve the function of ejecting fluid 26.
[0020] The fluid chamber 14 is filled with fluid 26 which includes but not limited to ink,
gasoline, oil, chemicals, biomedical solution, water and the like, and the kind of
the fluid is selected depending on the special application.
[0021] However, in the present invention, in order to simultaneously control a plurality
of pairs of the first and second heater 20 and 22, it is necessary to incorporate
a driving circuit into the microinjector head.
[0022] As shown in Figs. 3 to Fig. 5, making a microinjector array 10 with driving circuit
on a substrate 38 such as a silicon wafer comprises forming a thin oxide layer 101
on the substrate 38, then forming a silicon nitride (SiN
x) layer 102 on the thin oxide layer (as shown in Fig. 3), etching the silicon nitride
layer 102 (as shown in Fig. 4) after exposing and developing a silicon nitride layer
102, , and then using local oxidation to oxidize unprotected regions of the thin oxide
layer 101 to form a field oxide layer. Until now, a dielectric layer 51 (as shown
in Fig. 5) which comprised a first part 52 and a second part 50 is formed. The first
part 52 is a part of the thin oxide layer 101 covered by silicon nitride layer 102.
The second part 50 is the field oxide layer formed by local oxidation. This field
oxide layer can be etched in the following procedures to form fluid chambers 14. Then
the silicon nitride layer 102 is removed. Blanket boron ion implantation of the first
part 52 and the second part 50 (as shown in Fig. 5) adjusts the threshold voltage
of the driving circuit. A polysilicon gate 105 is formed on the first part 52 and
a phosphorus ion implantation of the polysilicon gate 105 is performed to reduce resistance
of the polysilicon gate 105. Implanting arsenic ions in the substrate 38 forms a source
106 and a drain 107 close to the gate 105. Therefore, a plurality of functional devices
are formed on the substrate 38 (as shown in Fig. 6).
[0023] Please refer to Fig. 7. A low stress layer 42, such as SiN
x, is deposited on the second part 50 as an upper layer of chambers 14.
[0024] Please refer to Fig. 8. An etching solution KOH is used to etch a back side of the
substrate 38 to form a manifold 16 as a main channel for fluid supply, and then the
second part 50 is removed by the etching solution HF. Another etching using KOH is
performed under precisely controlling the etching period to increase the depths of
the fluid chambers 14. So the chambers 14 and the manifold 16 are connected and are
capable of being filled with fluid. Extra care must be undertaken during this etching
step because the convex corners of the chambers 14 are also attacked and rounded.
[0025] Heaters, including first heaters 20 and second heaters 22 are deposited and patterned.
Preferably, the first heaters 20 and the second heaters 22 may be made of an alloy
of tantalum and aluminum. However, other materials or alloys, such as platinum or
HfB
2, may also be employed to achieve the same effect. To protect the first heaters 20
and the second heaters 22 and isolate the plural functional devices, a low temperature
oxide layer 45 is deposited as a protection layer on the whole substrate 38 which
includes the gate 105, the source 106, the drain 107, and the second part 50.
[0026] A conductive layer 44 is formed on the first heaters 20 and the second heaters 22
to connect the first heaters 20, the second heaters 22, and the functional devices
of the driving circuit. The driving circuit can transmit independently driving signals
to a single heater (the first heaters 20 and the second heaters 22) and drive a plurality
of pairs of heaters (the first heaters 20 and the second heaters 22), whereby less
circuit elements and circuit lines are required to achieve the same function. For
example, in the preferred embodiment, the first heaters 20 and the second heaters
22 are connected in series. The driving circuit controls the plurality bubble generators
in matrix manner. For example, a column bubble generators is powered simultaneously,
and another row is inputted transmission signals (or information), to independently
control a single first heater 20 and second heater 22. The conductive layer 44 may
preferably be made of an alloy of aluminum-silicon-copper. The conductive layer 44
may also be made of aluminum, copper, gold, tungsten, or other materials. Afterwards,
a low temperature oxide layer 46 is deposited as a protection layer on the conductive
layer 44.
[0027] Please refer to Fig. 9. An orifice 18 is formed between the first heater 20 and the
second heater 22. If a line width of 3 µm is allowed in photolithography, the diameter
of the orifice 18 can be as small as 2 µm, and the pitch between the orifice 18 and
an adjacent orifice 18 can be as small as 15 µm. Until now, an integrally formed microinjector
array with driving circuit is formed. Not only the driving circuit and heaters are
integrated on the same substrate 38, but also an integral microinjector head structure
is formed without the need of adhesion of an orifice plate.
[0028] The following is a description of another embodiment of the present invention. Compared
with the first embodiment, the difference lies in the process of directly etching
the second part 50 of Fig. 6 to form the fluid chamber 14 in the above mentioned embodiment
as shown in Figs. 7, 8, and 9. This embodiment first etches a part of the second part
50 and forms a sacrificial layer 40 on the etched position, then performs the subsequent
processes. Please refer to Fig. 10. Fig. 10 continues the process of Fig. 6. A part
of the second part 50 of Fig. 6 is etched locally, and an oxide layer 40 is deposited
on a part of the substrate 38 uncovered by the driving circuit so as to become a sacrificial
layer 40 of the fluid chamber 14. A low stress layer 42' is then deposited as a top
layer of the chamber 14.
[0029] Please refer to Fig. 11 and Fig. 12, which are similar in their processes to those
of Fig. 8 and Fig. 9. As shown in Fig. 11, the substrate 38 and the sacrificial layer
40 are etched from the back side to form the manifold 16 and the chambers 14. The
first heater 20, the second heater 22 and the protective low temperature oxide layer
45 are then deposited. A conductive layer 44 is formed to conduct the first heater
20, the second heater 22, and the driving circuit, and a low temperature oxide layer
46 is deposited on the conductive layer 44 as a protective layer. Finally, as shown
in Fig. 12, photolithography is utilized to form an orifice 18 between the first heater
20 and the second heater 22. Then an integrally formed microinjector array with driving
circuit is formed.
[0030] The order of the above processes can be changed according to real situations while
still manufacturing a micro droplet injector head with appropriate driving circuit.
The Effect of the Present Invention
[0031] The microinjector and the method thereof according to the present invention function
as follows:
- 1. The present invention provides an improved micro-droplet injector structure which
can be applied in various fields such as ink jet printer;
- 2. The present invention provides an integrally formed micro-droplet injector in which
the driving circuit and heaters are integrated on the same substrate, and the need
of orifice plate is eliminated;
- 3. The number of steps is reduced, and the manufacturing process can be simplified;
- 4. The number of the connection wiring is reduced due to an integral structure, thus
the manufacturing cost can be lowed while achieving the same control function.
[0032] Those skilled in the art will readily observe that numerous modifications and alterations
of the present invention may be made while retaining the teachings of the invention.
Accordingly, the above disclosure should be construed as limited only by the appended
claims.
1. A microinjector head with driving circuit using a bubble as a virtual valve to eject
fluid (26), the microinjector head comprising:
a plurality of fluid chambers (14), each of which is bounded by a substrate (38) and
a low-stress layer (42);
a manifold (16) communicated with the fluid chambers (14) for providing fluid (26)
to the chambers (14);
a plurality of orifices (18) communicated with the corresponding chambers (14);
a plurality of pairs of bubble generators (20, 22, 44), each pair of which includes
a first bubble generating device (20, 44) and a second bubble generating device (22,
44) which are provided near the corresponding orifice (18) and on the surface of the
low-stress layer (42) opposite to the corresponding chamber (14), and wherein the
first bubble generating device (20, 44) is adapted to generate a first bubble as a
virtual valve in the fluid chamber (14) when the corresponding fluid chamber (14)
is filled with the fluid (26), and the second bubble generating device (22, 44) is
adapted to generate a second bubble thereafter so as to cause fluid (26) in the chamber
(14) to be ejected out from the orifice (18); characterized in that the fluid chambers (14) are bounded additionally by parts of a dielectric layer (51)
or parts of a sacrificial layer (40) disposed between the substrate (38) and the low-stress
layer (42); and
a driving circuit comprising a plurality of functional devices is disposed on the
same substrate (38) as the plurality of pairs of bubble generators (20, 22, 44), for
independently sending driving signals to a single bubble generator (20, 22, 44) and
for driving the plurality of pairs of bubble generators (20, 22, 44).
2. The microinjector head with driving circuit of claim 1 wherein the functional device
is a transistor.
3. The microinjector head with driving circuit of claim 2 wherein the transistor is a
metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).
4. The microinjector head with driving circuit of claim 1 wherein the first bubble generating
device (20, 44) comprises a first heater (20) and the second bubble generating device
(22, 44) comprises a second heater (22).
5. The microinjector head with driving circuit of claim 4 wherein the first bubble generating
device (20, 44) and the second bubble generating device (22, 44) further comprise
a conductive layer (44).
6. The microinjector head with driving circuit of claim 5 wherein the material of the
conductive layer (44) is any one selected from the group consisting of aluminum, gold,
copper, tungsten, and alloys of aluminum-silicon-copper.
7. The microinjector head with driving circuit of claim 4 wherein the material of the
first and second heaters (20, 22) is any one selected from the group consisting of
alloys of tantalum and aluminum, platinum, and HfB2.
8. A method for making a microinjector head with driving circuit, said microinjector
head using a bubble as a virtual valve to eject fluid (26), comprising the steps of:
providing a substrate (38);
forming a dielectric layer (51) having a first part (52) and a second part (50) on
the substrate (38);
forming a driving circuit containing a plurality of functional devices on the first
part (52) of the dielectric layer (51);
forming a low-stress material layer (42) on the second part (50) of the dielectric
layer (51);
etching the substrate (38) and the dielectric layers (51) to form a manifold (16)
and a plurality of fluid chambers (14), the manifold (16) and the fluid chambers (14)
being communicated to supply fluid (26) to the chambers (14);
forming a plurality of pairs of bubble generators (20, 22, 44) on the low-stress material
layer (42), each pair of the bubble generators (20, 22, 44) comprising a first bubble
generating device (20, 44) and a second bubble generating device (22,44), and being
connected to the driving circuit; and
forming an orifice (18) located between the corresponding first bubble generating
device (20, 44) and second bubble generating device (22, 44), and communicated with
the corresponding chamber (14) to eject the fluid (26).
9. The method of claim 8 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the step of forming the dielectric layer (51) comprises the steps of:
forming a thin oxide layer (101) on the substrate (38);
forming a silicon nitride layer (102) on the thin oxide layer (101);
oxidizing regions of the thin oxide layer (101) uncovered by the silicon nitride layer
(102) by means of local oxidation to form a field oxide, wherein the thin oxide layer
(101) covered by the silicon nitride layer (102) is the first part (52) of the dielectric
layer (51), and the field oxide is the second part (50) of the dielectric layer (51);
and
removing the silicon nitride layer (102).
10. The method of claim 8 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the step of forming the driving circuit comprises the steps of:
implanting boron ions into the dielectric layer (51):
forming a polysilicon gate (105) on the first part (52) of the dielectric layer (51);
and
implanting arsenic ions into the substrate (38) for forming a source (106) and a drain
(107) close to the gate (105).
11. The method of claim 8 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the driving circuit is used to independently send the signals to a single bubble generator
(20, 22, 44), and drive the plurality of pairs of bubble generators (20, 22, 44).
12. The method of claim 8 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the functional device is transistor.
13. The method of claim 12 for making a microinjector head with driving circuit wherein
said transistor is metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).
14. The method of claim 8 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the step of etching the substrate (38) and the dielectric layer (51) to form the manifold
(16) and the chambers (14) comprises the step of:
etching the substrate (38) from the back side to form the manifold (16);
removing the second part (50) of the dielectric layer (51); and
etching the substrate (38) from the back side again to form the chambers (14).
15. The method of claim 8 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the step of forming the first bubble-generating device (20, 44) and the second bubble-generating
device (22, 44) comprises the steps of:
forming a resistance layer on the low-stress material layer (42) to form a first heater
(20) and a second heater (22); and
forming a conductive layer (44) on the resistance layer, the conductive layer (44)
and the resistance layer being connected.
16. The method of claim 15 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the conductive layer (44) is any one selected from the group consisting of aluminum,
gold, copper, tungsten, and alloys of aluminum-silicon-copper.
17. The method of claim 15 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the material of the first (20) and second heaters (22) is any one selected from the
group consisting of alloys of tantalum and aluminum, platinum, and HfB2.
18. The method of claim 15 for making a microinjector head with driving circuit, wherein
between the step of forming said resistance layer and the step of forming said conductive
layer (44), further comprising a step of forming a first oxide layer (45) on the resistance
layer, so as to protect the first (20) and second heaters (22).
19. The method of claim 8 for making a microinjector head with driving circuit, further
comprising the step of forming a second oxide layer (46) on the first bubble generating
devices (20, 44) and the second bubble generating devices (22, 44), so as to protect
the first bubble generating devices (20, 44) and the second bubble generating devices
(22, 44).
20. A method for making a microinjector head with driving circuit, said microinjector
head using a bubble as a virtual valve to eject fluid (26), the method comprising
the steps of:
providing a substrate (38);
forming a dielectric layer (51) having a first part (52) and a second part (50) on
the substrate (38);
forming a driving circuit having a plurality of functional devices on the first part
(52) of the dielectric layer (51);
etching a portion of the second part (50) of the dielectric layer (51), and forming
a sacrificial layer (40) on the etched portion of the second part (50) of the dielectric
layer (51);
forming a low-stress material layer (42') on the sacrificial layer (40);
etching a portion of the substrate (38) and the sacrificial layer (40) which includes
no driving circuit, for forming a manifold (16) and a plurality of fluid chambers
(14), the manifold (16) being communicated with the chambers (14) for providing fluid
(26) to the chambers (14);
forming a plurality of pairs of bubble generators (20, 22, 44) on the low-stress material
layer (42'), each pair of the bubble generators(20, 22, 44) being communicated with
the driving circuit and comprising a first bubble generating device (20, 44) and a
second bubble generating device (22, 44); and
forming a plurality of orifices (18) each of which being located between the corresponding
first bubble generating device (20, 44) and second bubble generating device (22, 44),
and communicated with the corresponding fluid chambers (14) for ejecting the fluid
(26).
21. The method of claim 20 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the step of forming the dielectric layer (51) comprises the steps of:
forming a thin oxide layer (101) on the substrate (38);
forming a silicon nitride layer (102) on the thin oxide layer (101);
oxidizing the thin oxide layer (101) not covered by the silicon nitride layer (102)
by means of local oxidation, for forming a field oxide layer, wherein the thin oxide
layer (101) covered by the silicon nitride layer (102) is the first part (52) of the
dielectric layer (51), and the field oxide layer is the second part (50) of the dielectric
layer (51); and removing the silicon nitride layer (102).
22. The method of claim 20 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the step of forming the driving circuit comprises the steps of:
implanting boron ionsinto the dielectric layer (51);
forming a polysilicon gate (105) on the first part (52) of the dielectric layer (51);
and
implanting arsenic ions into the substrate (38) for forming a source (106) and a drain
(107) close to the gate (105).
23. The method of claim 20 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the driving circuit is used to independently send driving signals to a single bubble
generator (20, 22, 44) and for driving the plurality pairs of the bubble generators
(20, 22, 44).
24. The method of claim 20 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the functional device is a transistor.
25. The method of claim 24 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the transistor is a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).
26. The method of claim 20 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the step of etching the substrate (38) and the sacrificial layer (40) to form the
manifold (16) and the chambers (14) comprises the steps of:
etching the substrate (38) from the back side to form the manifold (16);
removing the sacrificial layer (40) that does not cover the driving circuit; and
etching the substrate (38) from the back side again to form the chambers (14).
27. The method of claim 20 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the step of forming the first bubble generating devices (20, 44) and the second bubble
generating devices (22, 44) comprises the steps of:
forming a resistance layer on the low-stress material layer (42') to form a first
heater (20) and a second heater (22); and
forming a conductive layer (44) on the resistance layer, the conductive layer (44)
connected to the driving circuit.
28. The method of claim 27 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the conductive layer (44) is any one selected from the group consisting of aluminum,
gold, copper, tungsten, and alloys of aluminum-silicon-copper.
29. The method of claim 27 for making a microinjector head with driving circuit wherein
the material of the first (20) and second heaters (22) is any one selected from the
group consisting of alloys of tantalum and aluminum, platinum, and HfB2.
30. The method of claim 27 for making a microinjector head with driving circuit wherein
between the step of forming the resistance layer and the step of forming the conductive
layer (44), further comprising a step of forming a first oxide layer (45) on the resistance
layer for protecting the first heater (20) and the second heater (22).
31. The method of claim 20 for making a microinjector head with driving circuit further
comprises the steps of forming a second oxide layer (46) on the first bubble generating
devices (20, 44) and the second bubble generating devices (22, 44) for protecting
the first bubble generating devices (20, 44) and the second bubble generating devices
(22, 44).
1. Mikroinjektorkopf mit Steuerschaltung unter Verwendung einer Blase als virtuellem
Ventil, um Flüssigkeit (26) auszustoßen, wobei der Mikroinjektorkopf umfasst:
eine Vielzahl von Flüssigkeitskammern (14), von denen jede an ein Substrat (38) sowie
eine Schicht mit geringer Spannung (42) gebunden ist;
ein Verteiler (16), der mit den Flüssigkeitskammern (14) zum Bereitstellen von Flüssigkeit
(26) an die Kammern (14) in Verbindung steht;
eine Vielzahl von Öffnungen (18), die mit den entsprechenden Kammern (14) in Verbindung
stehen;
eine Vielzahl von Paaren von Blasengeneratoren (20, 22, 44), wobei jedes Paar eine
erste Blasen-erzeugende Vorrichtung (20, 44) sowie eine zweite Blasen-erzeugende Vorrichtung
(22, 44) enthält, die nahe der entsprechenden Öffnung (18) und auf der Oberfläche
der Schicht mit geringer Spannung (42) gegenüber der entsprechenden Kammer (14) vorgesehen
sind, und worin die erste Blasen-erzeugende Vorrichtung (20, 44) angepasst ist, um
eine erste Blase als virtuelles Ventil in der Flüssigkeitskammer (14) zu erzeugen,
wenn die entsprechende Flüssigkeitskammer (14) mit der Flüssigkeit (26) gefüllt ist,
und die zweite Blasen-erzeugende Vorrichtung (22, 44) angepasst ist, um eine zweite
Blase hiernach zu erzeugen, um die Flüssigkeit (26) in der Kammer (14) aus der Öffnung
(18) ausstoßen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitskammern (14) zusätzlich durch Teile einer dielektrischen Schicht
(51) oder Teile einer Opferschicht (40), angeordnet zwischen dem Substrat (38) und
der Schicht mit geringer Spannung (42), gebunden sind, und eine Steuerschaltung, umfassend
eine Vielzahl von funktionellen Vorrichtungen, die auf demselben Substrat (38) angeordnet
sind, wie die Vielzahl von Paaren von Blasengeneratoren (20, 22, 44), um unabhängig
Steuersignale an einen einzelnen Blasengenerator (20, 22, 44) zu übermitteln und zum
Steuern der Vielzahl von Paaren von Blasengeneratoren (20, 22, 44).
2. Mikroinjektorkopf mit Steuerschaltung nach Anspruch 1, worin die funktionelle Vorrichtung
einen Transistor darstellt.
3. Mikroinjektorkopf mit Steuerschaltung nach Anspruch 2, worin der Transistor einen
Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor (MOSFET) darstellt.
4. Mikroinjektorkopf mit Steuerschaltung nach Anspruch 1, worin die erste Blasen-erzeugende
Vorrichtung (20, 44) ein erstes Heizgerät (20) umfasst, und die zweite Blasen-erzeugende
Vorrichtung (22, 44) ein zweites Heizgerät (22) umfasst.
5. Mikroinjektorkopf mit Steuerschaltung nach Anspruch 4, worin die erste Blasen-erzeugende
Vorrichtung (20, 44) und die zweite Blasen-erzeugende Vorrichtung (22, 44) weiterhin
eine leitfähige Schicht (44) aufweisen.
6. Mikroinjektorkopf mit Steuerschaltung nach Anspruch 5, worin das Material der leitfähigen
Schicht (44) irgendeines darstellt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminium,
Gold, Kupfer, Wolfram und Legierungen von Aluminium-Silicium-Kupfer.
7. Mikroinjektorkopf mit Steuerschaltung nach Anspruch 4, worin das Material des ersten
und zweiten Heizgeräts (20, 22) irgendeines darstellt, ausgewählt aus der Gruppe,
bestehend aus Legierungen von Tantal und Aluminium, Platin und HfB2.
8. Verfahren zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung, wobei der
Mikroinjektorkopf eine Blase als virtuelles Ventil, um Flüssigkeit (26) auszustoßen,
verwendet, umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Substrats (38);
Bilden einer dielektrischen Schicht (51) mit einem ersten Teil (52) und einem zweiten
Teil (50) auf dem Substrat (38);
Bilden einer Steuerschaltung, enthaltend eine Vielzahl funktioneller Vorrichtungen,
auf dem ersten Teil (52) der dielektrischen Schicht (51);
Bilden einer Materialschicht mit geringer Spannung (42) auf dem zweiten Teil (50)
der dielektrischen Schicht (51);
Ätzen des Substrats (38) und der dielektrischen Schichten (51), um einen Verteiler
(16) sowie eine Vielzahl von Flüssigkeitskammern (14) zu bilden, wobei der Verteiler
(16) und die Flüssigkeitskammern (14) in Verbindung stehen, um Flüssigkeit (26) zu
den Kammern (14) zuzuführen;
Bilden einer Vielzahl von Paaren von Blasengeneratoren (20, 22, 44) auf der Materialschicht
mit geringer Spannung (42), wobei jedes Paar der Blasengeneratoren (20, 22, 44) eine
erste Blasen-erzeugende Vorrichtung (20, 44) sowie eine zweite Blasen-erzeugende Vorrichtung
(22, 44) aufweist und mit der Steuerschaltung in Verbindung steht,
Bilden einer Öffnung (18), angeordnet zwischen der entsprechenden ersten Blasen-erzeugende
Vorrichtung (20, 44) und der zweiten Blasen-erzeugende Vorrichtung (22, 44), die mit
der entsprechenden Kammer (14) in Verbindung steht, um die Flüssigkeit (26) auszustoßen.
9. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Schritt des Bildens der dielektrischen Schicht (51) die Schritte umfasst:
Bilden einer dünnen Oxidschicht (101) auf dem Substrat (38);
Bilden einer Siliciumnitridschicht (102) auf der dünnen Oxidschicht (101);
Oxidieren von Bereichen der dünnen Oxidschicht (101), die durch die Siliciumnitridschicht
(102) nicht bedeckt sind, mittels lokaler Oxidation, um ein Feldoxid zu bilden, worin
die dünne Oxidschicht (101), die durch die Siliciumnitridschicht (102) bedeckt ist,
den ersten Teil (52) der dielektrischen Schicht (51) darstellt, und das Feldoxid den
zweiten Teil (50) der dielektrischen Schicht (51) darstellt, und
Entfernen der Siliciumnitridschicht (102).
10. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Schritt des Bildens der Steuerschaltung die Schritte umfasst:
Implantieren von Borionen in die dielektrische Schicht (51);
Bilden eines Polysilicium-Gates (105) auf dem ersten Teil (52) der dielektrischen
Schicht (51), und
Implantieren von Arsenionen in das Substrat (38) zum Bilden einer Source (106) und
einer Drain (107) nahe beim Gate (105).
11. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin die Steuerschaltung verwendet wird, um die Signale unabhängig zu einem Einzelblasengenerator
(20, 22, 44) zu übermitteln, und Steuern der Vielzahl von Paaren von Blasengeneratoren
(20, 22, 44).
12. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin die funktionelle Vorrichtung einen Transistor darstellt.
13. Verfahren nach Anspruch 12 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Transistor einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor (MOSFET) darstellt.
14. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Schritt des Ätzens des Substrats (38) und der dielektrischen Schicht (51),
um den Verteiler (16) und die Kammern (14) zu bilden, den Schritt umfasst:
Ätzen des Substrats (38) von der rückwärtigen Seite, um den Verteiler (16) zu bilden;
Entfernen des zweiten Teils (50) der dielektrischen Schicht (51); und
Ätzen des Substrats (38) wieder von der rückwärtigen Seite, um die Kammern (14) zu
bilden.
15. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Schritt des Bildens der ersten Blasen-erzeugenden Vorrichtung (20, 44) und
der zweiten Blasen-erzeugenden Vorrichtung (22, 44) die Schritte umfasst:
Bilden einer Widerstandsschicht auf der Materialschicht mit geringer Spannung (42),
um ein erstes Heizgerät (20) und ein zweites Heizgerät (22) zu bilden; und
Bilden einer leitfähigen Schicht (44) auf der Widerstandsschicht, wobei die leitfähige
Schicht (44) und die Widerstandsschicht verbunden sind.
16. Verfahren nach Anspruch 15 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin die leitfähige Schicht (44) irgendeine darstellt, ausgewählt aus der Gruppe,
bestehend aus Aluminium, Gold, Kupfer, Wolfram und Legierungen von Aluminium-Silicium-Kupfer.
17. Verfahren nach Anspruch 15 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin das Material des ersten (20) und zweiten Heizgeräts (22) irgendeines darstellt,
ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Legierungen von Tantal und Aluminium, Platin
und HfB2.
18. Verfahren nach Anspruch 15 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin zwischen dem Schritt des Bildens der Widerstandsschicht und dem Schritt des
Bildens der leitfähigen Schicht (44) weiterhin ein Schritt des Bildens einer ersten
Oxidschicht (45) auf der Widerstandsschicht vorliegt, um das erste (20) und zweite
Heizgerät (22) zu schützen.
19. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
weiterhin umfassend den Schritt des Bildens einer zweiten Oxidschicht (46) auf der
ersten Blasen-erzeugenden Vorrichtung (20, 44) und der zweiten Blasen-erzeugenden
Vorrichtung (22, 44), um die ersten Blasen-erzeugenden Vorrichtungen (20, 44) und
die zweiten Blasen-erzeugenden Vorrichtungen (22, 44) zu schützen.
20. Verfahren zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung, wobei der
Mikroinjektorkopf eine Blase als virtuelles Ventil verwendet, um Flüssigkeit (26)
auszustoßen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Substrats (38);
Bilden einer dielektrischen Schicht (51) mit einem ersten Teil (52) und einem zweiten
Teil (50) auf dem Substrat (38);
Bilden einer Steuerschaltung, enthaltend eine Vielzahl funktioneller Vorrichtungen,
auf dem ersten Teil (52) der dielektrischen Schicht (51);
Ätzen eines Abschnitts des zweiten Teils (50) der dielektrischen Schicht (51) und
Bilden einer Opferschicht (40) auf dem geätzten Abschnitt des zweiten Teils (50) der
dielektrischen Schicht (51);
Bilden einer Materialschicht mit geringer Spannung (42') auf der Opferschicht (40);
Ätzen eines Abschnitts des Substrats (38) und der Opferschicht (40), die keine Steuerschaltung
enthält, zum Bilden eines Verteilers (16) sowie einer Vielzahl von Flüssigkeitskammern
(14), wobei der Verteiler (16) mit den Kammern (14) zum Bereitstellen von Flüssigkeit
(26) an die Kammern (14) in Verbindung steht;
Bilden einer Vielzahl von Paaren von Blasengeneratoren (20, 22, 44) auf der Materialschicht
mit geringer Spannung (42'), wobei jedes Paar der Blasengeneratoren (20, 22, 44) mit
der Steuerschaltung in Verbindung steht, und eine erste Blasen-erzeugende Vorrichtung
(20, 44) und eine zweite Blasen-erzeugende Vorrichtung (22, 44) umfasst; und
Bilden einer Vielzahl von Öffnungen (18), von denen jede zwischen der entsprechenden
ersten Blasen-erzeugenden Vorrichtung (20, 44) und der zweiten Blasen-erzeugenden
Vorrichtung (22, 44), angeordnet ist, und mit den Flüssigkeitskammern (14) in Verbindung
steht, um die Flüssigkeit (26) auszustoßen.
21. Verfahren nach Anspruch 20 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Schritt des Bildens der dielektrischen Schicht (51) die Schritte umfasst:
Bilden einer dünnen Oxidschicht (101) auf dem Substrat (38);
Bilden einer Siliciumnitridschicht (102) auf der dünnen Oxidschicht (101);
Oxidieren der dünnen Oxidschicht (101), die nicht durch die Siliciumnitridschicht
(102) bedeckt ist, mittels lokaler Oxidation, zum Bilden einer Feldoxidschicht, worin
die dünne Oxidschicht (101), die durch die Siliciumnitridschicht (102) bedeckt ist,
den ersten Teil (52) der dielektrischen Schicht (51) darstellt, und die Feldoxidschicht
den zweiten Teil (50) der dielektrischen Schicht (51) darstellt; und
Entfernen der Siliciumnitridschicht (102).
22. Verfahren nach Anspruch 20 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Schritt des Bildens der Steuerschaltung die Schritte umfasst:
Implantieren von Borionen in die dielektrische Schicht (51);
Bilden eines Polysilicium-Gates (105) auf dem ersten Teil (52) der dielektrischen
Schicht (51), und
Implantieren von Arsenionen in das Substrat (38) zum Bilden einer Source (106) und
einer Drain (107) nahe beim Gate (105).
23. Verfahren nach Anspruch 20 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin die Steuerschaltung verwendet wird, um die Steuersignale unabhängig an einen
Einzelblasengenerator (20, 22, 44) zu übermitteln, und zum Steuern der Vielzahl von
Paaren der Blasengeneratoren (20, 22, 44).
24. Verfahren nach Anspruch 20 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin die funktionelle Vorrichtung einen Transistor darstellt.
25. Verfahren nach Anspruch 24 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Transistor einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistor (MOSFET) darstellt.
26. Verfahren nach Anspruch 20 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Schritt des Ätzens des Substrats (38) und der Opferschicht (40), um den
Verteiler (16) und die Kammern (14) zu bilden, die Schritte umfasst:
Ätzen des Substrats (38) von der rückwärtigen Seite, um den Verteiler (16) zu bilden;
Entfernen der Opferschicht (40), welche die Steuerschaltung nicht bedeckt; und
Ätzen des Substrats (38) wieder von der rückwärtigen Seite, um die Kammern (14) zu
bilden.
27. Verfahren nach Anspruch 20 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin der Schritt des Bildens der ersten Blasen-erzeugenden Vorrichtung (20, 44) und
der zweiten Blasen-erzeugenden Vorrichtung (22, 44) die Schritte umfasst:
Bilden einer Widerstandsschicht auf der Materialschicht mit geringer Spannung (42'),
um ein erstes Heizgerät (20) und ein zweites Heizgerät (22) zu bilden; und
Bilden einer leitfähigen Schicht (44) auf der Widerstandsschicht, wobei die leitfähige
Schicht (44) und die Widerstandsschicht mit der Steuerschaltung verbunden sind.
28. Verfahren nach Anspruch 27 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin die leitfähige Schicht (44) irgendeine darstellt, ausgewählt aus der Gruppe,
bestehend aus Aluminium, Gold, Kupfer, Wolfram und Legierungen von Aluminium-Silicium-Kupfer.
29. Verfahren nach Anspruch 27 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin das Material des ersten (20) und zweiten Heizgeräts (22) irgendeines darstellt,
ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Legierungen von Tantal und Aluminium, Platin
und HfB2.
30. Verfahren nach Anspruch 27 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
worin zwischen dem Schritt des Bildens der Widerstandsschicht und dem Schritt des
Bildens der leitfähigen Schicht (44) weiterhin ein Schritt des Bildens einer ersten
Oxidschicht (45) auf der Widerstandsschicht vorliegt, um das erste (20) und zweite
Heizgerät (22) zu schützen.
31. Verfahren nach Anspruch 20 zur Herstellung eines Mikroinjektorkopfs mit Steuerschaltung,
weiterhin umfassend den Schritt des Bildens einer zweiten Oxidschicht (46) auf den
ersten Blasen-erzeugenden Vorrichtungen (20, 44) und den zweiten Blasen-erzeugenden
Vorrichtungen (22, 44), um die ersten Blasen-erzeugenden Vorrichtungen (20, 44) und
die zweiten Blasen-erzeugenden Vorrichtungen (22, 44) zu schützen.
1. Tête de micro-injecteur ayant un circuit d'entraînement utilisant une bulle comme
soupape virtuelle pour éjecter un fluide (26), la tête de micro-injecteur comprenant:
une pluralité de chambres de fluide (14), étant chacune délimitée par un substrat
(38) et une couche à faible contrainte (42) ;
un collecteur (16) communiquant avec les chambres de fluide (14) afin de fournir un
fluide (26) aux chambres (14) ;
une pluralité d'orifices (18) communiquant avec les chambres correspondantes (14)
;
une pluralité de paires de générateurs de bulles (20, 22, 44), chaque paire comprenant
un premier dispositif de génération de bulles (20, 44) et un second dispositif de
génération de bulles (22, 44) qui sont prévus près de l'orifice correspondant (18)
et sur la surface d la couche à faible contrainte (42) opposée à la chambre correspondante
(14), et dans laquelle le premier dispositif de génération de bulles (20, 44) est
adapté afin de générer une première bulle en tant que soupape virtuelle dans la chambre
de fluide (14) lorsque la chambre de fluide correspondante (14) est remplie de fluide
(26), et le second dispositif de génération de bulles (22, 44) est adapté afin de
générer une seconde bulle par la suite de façon à ce que le fluide (26) situé dans
la chambre (14) soit éjecté en-dehors de l'orifice (18) ; caractérisée en ce que les chambres de fluide (14) sont délimitées en outre par les parties d'une couche
diélectrique (51) ou les parties d'une couche sacrificielle (40) disposées entre le
substrat (38) et la couche à faible contrainte (42) ; et
un circuit d'entraînement comprenant une pluralité de dispositifs fonctionnels est
disposé sur le même substrat (38) que la pluralité de paires de générateurs de bulles
(20, 22, 44), afin d'envoyer indépendamment des signaux d'entraînement à un seul générateur
de bulles (20, 22, 44) et d'entraîner la pluralité de paires de générateurs de bulles
(20, 22, 44).
2. Tête de micro-injecteur ayant un circuit d'entraînement selon la revendication 1,
dans laquelle le dispositif fonctionnel est un transistor.
3. Tête de micro-injecteur ayant un circuit d'entraînement selon la revendication 2,
dans laquelle le transistor est un transistor à effet de champ et à semi-conducteurs
à oxyde métallique (MOSFET).
4. Tête de micro-injecteur ayant un circuit d'entraînement selon la revendication 1,
dans laquelle le premier dispositif de génération de bulles (20, 44) comprend un premier
réchauffeur (20) et le second dispositif de génération de bulles (22, 44) comprend
un second réchauffeur (22).
5. Tête de micro-injecteur ayant un circuit d'entraînement selon la revendication 4,
dans laquelle le premier dispositif de génération de bulles (20, 44) et le second
dispositif de génération de bulles (22, 44) comprennent en outre une couche conductrice
(44).
6. Tête de micro-injecteur ayant un circuit d'entraînement selon la revendication 5,
dans laquelle le matériau de la couche conductrice (44) est n'importe quel matériau
choisi parmi le groupe consistant en de l'aluminium, de l'or, du cuivre, du tungstène
et des alliages d'aluminium/de silicium/de cuivre.
7. Tête de micro-injecteur ayant un circuit d'entraînement selon la revendication 4,
dans laquelle le matériau du premier et du second réchauffeurs (20, 22) est n'importe
quel matériau sélectionné parmi le groupe consistant en des alliages de tantale et
d'aluminium, de platine et de HfB2.
8. Procédé de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant un circuit d'entraînement,
ladite tête de micro-injecteur utilisant une bulle comme soupape virtuelle pour éjecter
un fluide (26), comprenant les étapes consistant à :
prévoir un substrat (38) ;
former une couche diélectrique (51) ayant une première partie (52) et une seconde
partie (50) sur le substrat (38) ;
former un circuit d'entraînement contenant une pluralité de dispositifs fonctionnels
sur la première partie (52) de la couche diélectrique (51) ;
former une couche de matériau à faible contrainte (42) sur la seconde partie (50)
de la couche diélectrique (51) ;
graver le substrat (38) et les couches diélectriques (51) afin de former un collecteur
(16) et une pluralité de chambres de fluide (14), le collecteur (16) et les chambres
de fluide (14) communiquant afin de fournir un fluide (26) aux chambres (14) ;
former une pluralité de paires de générateurs de bulles (20, 22, 44) sur la couche
de matériau à faible contrainte (42), chaque paire de générateurs de bulles (20, 22,
44) comprenant un premier dispositif de génération de bulles (20, 44) et un second
dispositif de génération de bulles (22, 44) et étant reliée au circuit d'entraînement
; et
former un orifice (18) situé entre le premier dispositif de génération de bulles correspondant
(20, 44) et le second dispositif de génération de bulles (22, 44), et communiquant
avec la chambre correspondante (14) afin d'éjecter le fluide (26).
9. Procédé selon la revendication 8 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel l'étape de formation de la couche diélectrique
(51) comprend les étapes consistant à :
former une fine couche d'oxyde (101) sur le substrat (38) ;
former une couche de nitrure de silicium (102) sur la fine couche d'oxyde (101) ;
oxyder les régions de la fine couche d'oxyde (101) non couvertes par la couche de
nitrure de silicium (102) à l'aide d'une oxydation locale afin de former un oxyde
de champ, où la fine couche d'oxyde (101) couverte par la couche de nitrure de silicium
(102) est la première partie (52) de la couche diélectrique (51), et l'oxyde de champ
est la seconde partie (50) de la couche diélectrique (51) ; et
retirer la couche de nitrure de silicium (102).
10. Procédé selon la revendication 8 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel l'étape de formation du circuit d'entraînement
comprend les étapes consistant à :
implanter des ions de bore dans la couche diélectrique (51) ;
former une porte en polysilicium (105) sur la première partie (52) de la couche diélectrique
(51) ; et
implanter des ions d'arsenic dans le substrat (38) afin de former une source (106)
et un drain (107) près de la porte (105).
11. Procédé selon la revendication 8 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel le circuit d'entraînement est utilisé afin
d'envoyer indépendamment les signaux à un seul générateur de bulles (20, 22, 44),
et d'entraîner la pluralité de paires de générateurs de bulles (20, 22, 44).
12. Procédé selon la revendication 8 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel le dispositif fonctionnel est un transistor.
13. Procédé selon la revendication 12 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel ledit transistor est un transistor à effet
de champ et à semi-conducteurs à oxyde métallique (MOSFET).
14. Procédé selon la revendication 8 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel l'étape de gravure du substrat (38) et de la
couche diélectrique (51) afin de former le collecteur (16) et les chambres (14) comprend
l'étape consistant à :
graver le substrat (38) depuis l'arrière afin de former le collecteur (16) ;
retirer la seconde partie (50) de la couche diélectrique (51) ; et
graver le substrat (38) depuis l'arrière à nouveau afin de former les chambres (14).
15. Procédé selon la revendication 8 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel l'étape de formation du premier dispositif
de génération de bulles (20, 44) et du second dispositif de génération de bulles (22,
44) comprend les étapes consistant à :
former une couche de résistance sur la couche de matériau à faible contrainte (42)
afin de former un premier réchauffeur (20) et un second réchauffeur (22) ; et
former une couche conductrice (44) sur la couche de résistance, la couche conductrice
(44) et la couche de résistance étant reliées.
16. Procédé selon la revendication 15 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel la couche conductrice (44) est n'importe quelle
couche sélectionnée parmi le groupe consistant en de l'aluminium, de l'or, du cuivre,
du tungstène et des alliages d'aluminium/de silicium/de cuivre.
17. Procédé selon la revendication 15 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel le matériau du premier (20) et du second réchauffeurs
(22) est n'importe quel matériau sélectionné parmi le groupe consistant en des alliages
de tantale et d'aluminium, de platine et de HfB2.
18. Procédé selon la revendication 15 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel, entre l'étape de formation de ladite couche
de résistance et l'étape de formation de ladite couche conductrice (44), il comprend
en outre une étape de formation d'une première couche d'oxyde (45) sur la couche de
résistance, de façon à protéger le premier (20) et le second réchauffeurs (22).
19. Procédé selon la revendication 8 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, comprenant en outre l'étape de formation d'une seconde
couche d'oxyde (46) sur le premier dispositif de génération de bulles (20, 44) et
le second dispositif de génération de bulles (22, 44) de façon à protéger le premier
dispositif de génération de bulles (20, 44) et le second dispositif de génération
de bulles (22, 44).
20. Procédé de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant un circuit d'entraînement,
ladite tête de micro-injecteur utilisant une bulle comme soupape virtuelle pour éjecter
un fluide (26), le procédé comprenant les étapes consistant à :
prévoir un substrat (38) ;
former une couche diélectrique (51) ayant une première partie (52) et une seconde
partie (50) sur le substrat (38) ;
former un circuit d'entraînement contenant une pluralité de dispositifs fonctionnels
sur la première partie (52) de la couche diélectrique (51) ;
graver une partie de la seconde partie (50) de la couche diélectrique (51), et former
une couche sacrificielle (40) sur la partie gravée de la seconde partie (50) de la
couche diélectrique (51) ;
former une couche de matériau à faible contrainte (42') sur la couche sacrificielle
(40) ;
graver une partie du substrat (38) et la couche sacrificielle (40) qui ne comprend
aucun circuit d'entraînement, afin de former un collecteur (16) et une pluralité de
chambres de fluide (14), le collecteur (16) communiquant avec les chambres (14) afin
de fournir un fluide (26) aux chambres (14) ;
former une pluralité de paires de générateurs de bulles (20, 22, 44) sur la couche
de matériau à faible contrainte (42'), chaque paire de générateurs de bulles (20,
22, 44) communiquant avec le circuit d'entraînement et comprenant un premier dispositif
de génération de bulles (20, 44) et un second dispositif de génération de bulles (22,
44) ; et
former une pluralité d'orifices (18) qui sont chacun situés entre le premier dispositif
de génération de bulles correspondant (20, 44) et le second dispositif de génération
de bulles (22, 44), et communiquant avec les chambres de fluide correspondantes (14)
afin d'éjecter le fluide (26).
21. Procédé selon la revendication 20 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel l'étape de formation de la couche diélectrique
(51) comprend les étapes consistant à :
former une fine couche d'oxyde (101) sur le substrat (38) ;
former une couche de nitrure de silicium (102) sur la fine couche d'oxyde (101) ;
oxyder la fine couche d'oxyde (101) non couverte par la couche de nitrure de silicium
(102) à l'aide d'une oxydation locale, afin de former une couche d'oxyde de champ,
où la fine couche d'oxyde (101) couverte par la couche de nitrure de silicium (102)
est la première partie (52) de la couche diélectrique (51), et la couche d'oxyde de
champ est la seconde partie (50) de la couche diélectrique (51) ; et
retirer la couche de nitrure de silicium (102).
22. Procédé selon la revendication 20 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel l'étape de formation du circuit d'entraînement
comprend les étapes consistant à :
implanter des ions de bore dans la couche diélectrique (51) ;
former une porte en polysilicium (105) sur la première partie (52) de la couche diélectrique
(51) ; et
implanter des ions d'arsenic dans le substrat (38) afin de former une source (106)
et un drain (107) près de la porte (105).
23. Procédé selon la revendication 20 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel le circuit d'entraînement est utilisé afin
d'envoyer indépendamment des signaux d'entraînement à un seul générateur de bulles
(20, 22, 44) et d'entraîner la pluralité de paires de générateurs de bulles (20, 22,
44).
24. Procédé selon la revendication 20 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel le dispositif fonctionnel est un transistor.
25. Procédé selon la revendication 24 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel le transistor est un transistor à effet de
champ et à semi-conducteurs à oxyde métallique (MOSFET).
26. Procédé selon la revendication 20 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel l'étape de gravure du substrat (38) et de la
couche sacrificielle (40) afin de former le collecteur (16) et les chambres (14) comprend
les étapes consistant à :
graver le substrat (38) depuis l'arrière afin de former le collecteur (16) ;
retirer la couche sacrificielle (40) qui ne couvre pas le circuit d'entraînement ;
et
graver le substrat (38) depuis l'arrière à nouveau afin de former les chambres (14).
27. Procédé selon la revendication 20 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel l'étape de formation du premier dispositif
de génération de bulles (20, 44) et du second dispositif de génération de bulles (22,
44) comprend les étapes consistant à :
former une couche de résistance sur la couche de matériau à faible contrainte (42')
afin de former un premier réchauffeur (20) et un second réchauffeur (22) ; et
former une couche conductrice (44) sur la couche de résistance, la couche conductrice
(44) étant reliée au circuit d'entraînement.
28. Procédé selon la revendication 27 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel la couche conductrice (44) est n'importe quelle
couche sélectionnée parmi le groupe consistant en de l'aluminium, de l'or, du cuivre,
du tungstène, et des alliages d'aluminium/de silicium/de cuivre.
29. Procédé selon la revendication 27 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel le matériau du premier (20) et du second réchauffeurs
(22) est n'importe quel matériau sélectionné parmi le groupe consistant en des alliages
de tantale et d'aluminium, de platine et de HfB2.
30. Procédé selon la revendication 27 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, dans lequel, entre l'étape de formation de la couche de
résistance et l'étape de formation de ladite couche conductrice (44), il comprend
en outre une étape de formation d'une première couche d'oxyde (45) sur la couche de
résistance de façon à protéger le premier réchauffeur (20) et le second réchauffeurs
(22).
31. Procédé selon la revendication 20 de fabrication d'une tête de micro-injecteur ayant
un circuit d'entraînement, comprenant en outre les étapes de formation d'une seconde
couche d'oxyde (46) sur le premier dispositif de génération de bulles (20, 44) et
le second dispositif de génération de bulles (22, 44) afin de protéger le premier
dispositif de génération de bulles (20, 44) et le second dispositif de génération
de bulles (22, 44).