CN1314246A - 喷墨头及其制造方法 - Google Patents

Abstract

用于喷射墨滴的喷嘴和连接在各个喷嘴上的墨室形成在一块衬底上。墨室内所充入的墨被施加了压力。通过分隔壁将墨池形成在邻近墨室的位置,用于为墨室供墨。分隔壁与衬底的一个面成一预定角度。墨池通过薄的分隔壁形成在邻近墨室的地方。另外,喷嘴排列成矩阵的行和列的形式并且喷嘴所在的行或墨池的侧面与打印方向成一固定角度。

Description

喷墨头及其制造方法

本发明涉及一种通过把墨滴喷射到记录介质上来记录图象等的喷墨头以及这种喷墨头的制造方法。

构成喷墨头的主要部分有：喷嘴，用于喷射墨滴；各个喷嘴下方的墨室，用于把其中的墨通过喷嘴用压力压成墨滴；墨池，用于为墨室供墨。另外，在墨池与墨室之间为墨管。每个墨室都备有墨加压装置，墨加压装置与墨室之间为墨室的盖板。

在现有技术中，JP H09-57981A和JP H04-312853A所公开的结构是在一块衬底上形成喷嘴与墨室。在各现有技术中，喷嘴位于晶片的一个面内，喷嘴的下方为形成锥形或钟形空间的墨室。JP H5-309835A和JP H6-31914A是在一块衬底上形成墨室、墨池和墨管。另外，JPH6-218932A是在一块衬底上形成墨室和盖板。

在一项现有技术中，喷嘴和墨室形成在一块衬底上，因此形成在另一块衬底上的墨池和墨管就被粘接在这一块衬底上。在另一种现有技术中，墨室、墨池和墨管形成在一块衬底上，因此形成在另一块衬底上的喷嘴就被连接到上一块衬底上。现有技术中还有一个例子，墨室和盖板形成在一块衬底上，因此形成在另一块衬底上的喷嘴的开口部分就被粘接到上一块衬底上。

因此，在现有技术中，在粘接部分可能会发生剥落的情况，这样所出现的问题就是不可能保持空间的气密性。另外，喷墨头的精确性和可生产性也会由于所要求的粘接或连接步骤而降低。

鉴于上述情况，本发明应运而生，它的一个目的是提供具有优良的可生产性的喷墨头，这一目的可以通过在一块衬底上形成喷墨头的主要部件：喷嘴、墨室、墨池和墨管以改进各部件的可靠性和产量来实现。

本发明的另一个目的是提供一种能避免喷嘴部分静电充电的喷墨头。

本发明的另一个目的是提供一种喷墨头，该喷墨头中喷嘴的密度可以增加而其外部尺寸可以缩小。

本发明的再一个目的是提供一种喷墨头，使用这种喷墨头，可以增加单个衬底上可以获得的喷墨头的数量并减少喷墨头的成本。

根据本发明的第一方面，一种喷墨头包括：喷嘴，形成在硅衬底上，用于喷射墨滴；墨室，形成在硅衬底上，与各个喷嘴相连，用于对充满墨室的墨加压；墨池，用于通过分隔壁为墨室供墨；分隔壁与硅衬底的表面形成一预定角度。墨池分别通过薄的分隔壁邻近墨室。

喷墨头喷嘴的伸展方向垂直于硅衬底的{100}晶面。墨室与喷嘴相连，用于对墨室内的墨加压，墨室所形成的壁面包括晶面{111}，墨池邻近墨室，用于为墨室供墨，它的壁面在晶面{111}内。

更详细一些，喷墨头可以有一个这样的结构，它包括：喷嘴，形成在硅衬底上，延伸方向垂直于硅衬底的一个表面；墨室，形成在硅衬底上并与各个喷嘴相连，用于对墨室内的墨进行加压。墨室的截面沿朝向相关喷嘴的方向逐渐变窄。另外，该结构还包括墨池，这些墨池用于为多个墨室供墨，它们通过分隔壁与墨室相连，每个墨池的截面逐渐变窄的方向与墨室的截面逐渐变窄的方向相反。

在此结构中，墨室的截面变窄的方向与墨池的截面变窄的方向彼此相反，这样当墨室与墨池相互邻近时就有可能减小它们所占的面积。

作为另一种选择，喷墨头也可以有这样的结构，它包括：喷嘴，形成在硅衬底上，延伸方向垂直于硅衬底的表面；墨室，其形成在硅衬底上并与各个喷嘴相连，用于对墨室内的墨进行加压。墨室与墨池的截面相对于形成喷嘴的衬底的表面成锥形。

在本发明上述每一个喷墨头的结构中，墨室部分可以为倒锥形。

作为另一种选择，喷墨头还可以有这样的结构，它包括：喷嘴，形成在硅衬底上，延伸方向垂直于硅衬底的表面；墨室，形成在硅衬底上并与各个喷嘴相连，用于对墨室内的墨进行加压。该结构进一步还包括：墨池，位于墨室旁边，用于为墨室供墨，墨室和墨池的壁面要形成的基本上与衬底垂直。喷嘴的直径可以做成梯形以使得直径朝喷嘴开口方向逐渐变窄。

在本发明上述每一种喷墨头的结构中，最好在墨室与墨池之间形成一个供墨口，或者最好把一个形成有连接墨池与墨室的供墨槽的盖板连接在衬底上。另外，最好提供一个压力产生装置，以在墨室的底部对墨室内的墨施加压力。

根据本发明的第二方面，喷墨头的制造方法包括以下步骤：在硅衬底的一个面上形成高浓度杂质扩散层，在硅衬底的这个面上形成抗腐蚀掩模，在抗腐蚀掩模上与在硅衬底上形成墨室和墨池相对应的位置处形成开口部分，通过开口部分对衬底进行各向异性腐蚀形成墨室和墨池，并在形成好墨室和墨池后关闭开口部分。

形成开口部分进而形成墨室和墨池的步骤包括：例如，形成周期性的凹槽的步骤。关闭墨室和墨池的开口部分的步骤包括：例如，把开口部分残留的硅进行氧化的步骤。

通过各向异性腐蚀形成墨室和墨池的步骤可以包括在墨室和墨池之间形成供墨口的步骤。

通过各向异性腐蚀形成墨室和墨池的步骤包括：在墨室和墨池之间形成供墨口的步骤，还可以包括把盖板粘接在形成有连接墨池与墨室的供墨口的硅衬底上的步骤。

关闭墨室和墨池的开口部分的步骤可以包括把形成有连接墨池与墨室的供墨槽的盖板粘接到硅衬底上的步骤。

该制造方法进一步还可以包括步骤：提供一个压电元件，以在墨室底部为每个墨室内的墨提供喷射压力。

根据这种制造方法，就可以在衬底的一个面上形成墨室和墨池。

作为另一种选择，制造方法可以包括以下步骤：在硅衬底的两个面上形成高浓度杂质扩散层；在硅衬底这些面上形成抗腐蚀掩模；在衬底的一个开出喷嘴的面的抗腐蚀掩模上与墨池相对应的位置处形成开口部分，在衬底另一个面的抗腐蚀掩模上与墨室相对应的位置处也形成开口部分；通过开口部分对衬底进行各向异性腐蚀形成墨室和墨池；关闭所形成的墨池的开口部分，关闭所形成的墨室的开口部分。

在这种情况下，形成开口部分进而形成墨室和墨池的步骤包括：例如，在墨池的开口部分提供周期性的凹槽的步骤。

关闭墨室和墨池的开口部分的步骤中每一步都可以包括：例如，把墨池开口部分残留的硅进行氧化的步骤。

通过各向异性腐蚀形成墨室和墨池的步骤可以包括：在墨室和墨池之间形成供墨口的步骤。

作为另一种选择，通过各向异性腐蚀形成墨室和墨池的步骤可以包括：在墨室和墨池之间形成供墨口的步骤，还可以包括把盖板与形成有连接墨池与墨室的供墨口的硅衬底接合的步骤。

关闭墨室和墨池的开口部分的步骤可以包括：在墨室和墨池之间形成供墨口的步骤，还可以包括把盖板与形成有连接墨池与墨室的供墨口的硅衬底接合的步骤。

通过各向异性腐蚀形成墨室和墨池的步骤可以包括：在墨室与墨池之间形成供墨口的步骤。关闭墨室和墨池的开口部分可以包括：把墨池开口部分残留的硅进行氧化的步骤。

该制造方法最好包括：提供一个压电元件，以在墨室的与喷嘴相对的一侧为每个墨室内的墨施加喷射压力。

根据这种制造方法，可以在硅衬底的两面形成墨室和墨池。因此，可以提供一种结构，在该结构中，墨室的逐渐变窄与墨池的逐渐变窄方向彼此相反。

作为另一种选择，上述制造方法包括以下步骤：在硅衬底的两面形成抗腐蚀保护膜；在硅衬底两面的抗腐蚀保护膜上与要形成的墨室和墨池相对应的位置处形成开口部分，以用于通过这些开口部分腐蚀墨室和墨池；利用干腐蚀在衬底的一面形成墨室和墨池使其达到一预定深度，衬底的这一面与喷嘴开口的那一面相对；关闭墨池和墨室的开口部分。

上述制造方法进一步还包括通过干腐蚀形成喷嘴的步骤，在形成墨室的步骤中，在形成每个墨室时其上部要做成梯形。

形成墨室和墨池的步骤包括：在墨室和墨池之间形成供墨口的步骤，还可以包括把盖板连接在形成有连接墨池与墨室的供墨口的硅衬底上的步骤。

关闭墨室和墨池的开口部分的步骤可以包括：把形成有连接墨池与墨室的供墨口的盖板与硅衬底接合的步骤。

上述制造方法最好包括：提供一个压电元件，以在每个墨室的对着喷嘴的另一侧向墨室内的墨提供喷射压力。

根据这种制造方法，可以提供这样一种结构，在该结构中，墨池靠近墨室，墨室与墨池的壁面可以形成为基本与衬底垂直。

作为另一种选择，上述制造方法还可以包括以下步骤：在硅衬底的一个面上形成高浓度杂质扩散层，在硅衬底的这一个面上形成抗腐蚀掩模，在硅衬底这一个面的抗腐蚀掩模上与墨室和墨池相对应的位置处形成开口部分，通过开口部分对衬底进行各向异性腐蚀形成墨室和墨池，并在形成好墨室和墨池后关闭其开口部分。

形成开口部分以进一步形成墨室和墨池的步骤包括：例如，在硅衬底上提供周期性的凹槽的步骤。

关闭墨室和墨池的开口部分的步骤中每一步都包括：例如，把墨室和墨池开口部分残留的硅进行氧化的步骤。

通过各向异性腐蚀形成墨室和墨池的步骤可以包括在墨室和墨池之间形成供墨口的步骤。

通过各向异性腐蚀形成墨室和墨池的步骤包括：在墨室和墨池之间形成供墨口的步骤，还可以包括把盖板与形成有连接墨池和墨室的供墨口的硅衬底接合的步骤。

关闭墨室和墨池的开口部分的步骤可以包括把形成有连接墨池和墨室的供墨槽的盖板与硅衬底接合的步骤。

制造方法进一步可以包括步骤：提供一个压电元件，以在每个墨室内对着喷嘴的一侧向墨室内的墨施加喷射压力。

根据这种制造方法，就可以提供一种墨室的结构，在该结构中，墨室的一部分可以为倒锥形。

以这种方式在一个衬底上形成喷嘴和墨池，由于改良了喷头的可靠性以及部件的产量，就可以实现可生产性高的喷墨头。另外，由于在高浓度杂质扩散层旁边的喷嘴上形成了电导层，就可以防止由于擦拭墨导致的摩擦引起的静电的发生。

根据本发明的另一个方面，提供了一种喷墨头，在该喷墨头中，喷嘴被排列成一个矩阵，矩阵的行与主扫描方向(打印方向)倾斜成一固定角度，矩阵的列与主扫描方向正交。喷嘴排列的横向或墨池的纵向与衬底的晶向一致。

也就是说，喷墨头的特征在于包括：一组排列成矩阵形式的行和列的喷嘴，矩阵的行与主扫描方向倾斜成一固定角度，矩阵的列与主扫描线正交；与各个喷嘴相对应设置的一组墨室，用于对其中的墨加压；沿各个矩阵行提供的一组墨池，用于为各个墨室供墨；墨管，用于连接墨池和墨室；各个墨室中提供的压力产生装置，用于在墨室中产生压力。其中，至少墨室和墨池是形成在一块晶片上，墨池的壁面所形成的纵向与晶片的晶向一致。

晶片为一硅衬底，它有一个晶面指数为{100}的面，形成墨池纵向的壁面最好形成一个晶面指数为{111}的面。

墨室采用具有{111}晶面的锥体的形状作为其与喷嘴相关的壁面，并且墨池其他边的壁面与墨室的壁面平行，而墨池的截面则反向逐渐变窄。

假定所要求的分辨率为N(dpi(每英寸的点数)或ppi(每英寸的象素数))而喷嘴(这些喷嘴在墨池的纵向紧密排列)之间的间距为L(mm)，那么墨池的一个轴与主扫描方向倾斜成的角度为θ=arcsin25.4/N/L。

最好各个喷嘴行最端部的喷嘴列的方向在与晶片的晶向倾斜成的角度为θ=arcsin25.4/N/L的轴上。

沿喷嘴行形成的墨池与一公共墨池相连，该公共墨池的纵轴最好与主扫描方向倾斜成θ=arcsin25.4/N/L的角度。

对喷墨头的外部结构进行构建时，它的四个边与晶片的晶向倾斜成θ=arcsin25.4/N/L的角度。

另外，当进行打印时，喷墨头最好平行或垂直于构成其外部结构的边移动。

在这种结构中，墨室和墨池在喷墨头中要有效地排列，这样就可以高密度地排列喷嘴，从而使得喷墨头比较紧凑。另外，由于可以在一个硅衬底上有效地排列多个喷墨头(这样硅衬底损失最小)并且能够切割硅衬底进而把各个喷墨头彼此分离开来，因此可以增加从硅衬底上获得喷墨头的数量，进而减少喷墨头的成本。由于喷嘴的列的排列与打印纸上的打印方向垂直，因此在打印过程中喷墨头的移动量很小，这样就可以使打印驱动控制更简单。

根据本发明的另一个方面，一种喷墨头包括：衬底；在衬底的一个面中提供的喷嘴开口部分用于喷射墨；衬底中提供的墨室，它与各个喷嘴的开口部分相连，用于对其中的墨加压；压力产生装置，用于为每个墨室中的墨提供压力；压力产生装置通过减薄的衬底部分设置在衬底与形成喷嘴开口部分的那一面相对的面上。

也就是说，根据本发明的这种喷墨头的特征在于：用于喷墨的喷嘴开口部分和与喷嘴开口部分相连用于为墨室内的墨提供压力的墨室形成在衬底上，减薄的衬底部分位于衬底与形成开口部分的面相对的面上。

详细来讲，延伸方向与衬底垂直的喷嘴的开口部分形成在衬底的一个面上，与每个喷嘴的开口部分相连以为墨室内的墨提供压力的墨室设置在衬底内。墨室的截面向喷嘴的开口部分方向逐渐变窄，墨室的底部被衬底的减薄部分覆盖。

更详细一些，喷嘴的开口部分形成的与硅衬底的晶面{100}垂直，与每个喷嘴的开口部分相连以为墨室内的墨提供压力的墨室被提供作为晶面{111}内的壁面。墨室由硅衬底另一个面上的硅衬底残留部分所覆盖。

在实际的结构中，延伸方向与硅衬底垂直的喷嘴的开口部分形成在硅衬底的一个面上，与每个喷嘴的开口部分相连以为墨室内的墨提供压力的墨室提供在硅衬底内。通过腐蚀使墨室的截面向喷嘴的开口部分的方向逐渐变窄，墨室的底部被硅衬底的减薄的腐蚀残留部分所覆盖。

硅衬底的薄腐蚀残留部分可以通过把硅氧化成槽状或通过抗腐蚀的高浓度杂质扩散层来形成。

作为另一种选择，在硅衬底的一个面上形成薄的多晶硅膜，在硅衬底的另一个面上形成与硅衬底垂直的喷嘴的开口部分，墨室与各个喷嘴的开口部分相连通，用于为墨室内的墨提供压力。墨室的截面向喷嘴的开口部分方向逐渐变窄，墨室的底面被薄的多晶硅膜的腐蚀残留部分所覆盖。

作为另一种选择，通过氧化硅膜在硅衬底的一个面上形成硅膜或薄的多晶硅膜，在硅衬底的另一个面上形成与硅衬底垂直的喷嘴的开口部分，墨室与各个喷嘴的开口部分相连通。通过腐蚀，墨室的截面向喷嘴的开口部分方向逐渐变窄，墨室的底面被硅膜或薄的多晶硅膜的腐蚀残留部分所覆盖。

在这种结构中，最好提供一个墨池以通过与墨室邻近的供墨口为墨室供墨。

根据本发明的另一个方面，喷墨头的制造方法包括以下步骤：在硅衬底的一个面上形成高浓度杂质扩散层；在硅衬底的这个面上形成抗腐蚀掩模；在硅衬底的这个面上抗腐蚀掩模的位置处(在该位置上要形成墨室)提供腐蚀开口；利用各向异性腐蚀在该面上形成墨室；关闭所形成的墨室的开口部分。

形成开口部分进而形成墨室的步骤可以包括形成周期性凹槽的步骤。关闭墨室的开口部分的步骤可以包括在开口部分对硅的腐蚀残留部分进行氧化。

作为另一种选择，制造方法包括以下步骤：在硅衬底的一个面上形成高浓度杂质扩散层；在硅衬底的这个面上形成抗腐蚀掩模；通过干腐蚀，在硅衬底的另一个面上形成喷嘴开口部分，并使开口形成的足够深以形成墨室；利用各向异性腐蚀通过喷嘴开口部分形成墨室，使得高浓度杂质扩散层被留置在硅衬底的另一个面上。

作为另一种选择，制造方法包括以下步骤：在硅衬底的一个面上形成多晶硅膜；在多晶硅膜上形成高浓度杂质扩散层；通过干腐蚀，在硅衬底的另一个面上形成喷嘴开口部分并使开口形成的足够深以形成墨室；利用各向异性腐蚀通过喷嘴开口部分形成墨室，使得高浓度杂质扩散层被留置在硅衬底的另一个面上。

作为另一种选择，喷墨头的制造方法包括以下步骤：通过氧化硅膜在硅衬底的一个面上形成硅膜或多晶硅膜；在硅膜或多晶硅膜以及硅衬底的另一个面上形成高浓度杂质扩散层；通过干腐蚀，在硅衬底的另一个面上形成喷嘴开口部分并使开口形成的足够深以形成墨室；利用各向异性腐蚀通过喷嘴开口部分形成墨室，使得硅膜或多晶硅膜上的高浓度杂质扩散层被留置在硅衬底的一个面上。

在这种情况下，硅衬底表面的晶向为[100]，最好进行各向异性腐蚀以使得墨室壁面的晶向变为[111]。另外，高浓度杂质扩散层最好为高浓度硼扩散层。

利用这样的结构，就没有必要把盖板接合到衬底上，这样就可以实现可靠性和部件的产量都得到提高的喷墨头。另外，当通过高浓度杂质扩散层在喷嘴开口部分形成了电导层时，就可以避免由于擦拭等摩擦带来的静电充电。

下面将参照附图对本发明的优选实施例进行描述，附图中：

图1为一示意性地显示喷墨头整体的平面图；

图2为根据本发明第一实施例的喷墨头的截面图；

图3以一种放大的比例显示了本发明第一和第四实施例的喷墨头的一部分；

图4以一种放大的比例显示了本发明第二、第三和第五实施例的喷墨头的一部分；

图5a-5i为截面图，显示了根据本发明第一实施例形成喷墨头的第一种制造方法的制造步骤；

图6显示了一种沿直线排列的墨池的图形；

图7显示了一种V形墨池的图形；

图8a-8h图解了形成振动片的方法；

图9a-9i为截面图，显示了根据本发明第一实施例形成喷墨头的第二种制造方法的制造步骤；

图10显示了第二种制造方法中，衬底下表面的一种图形；

图11显示了第二种制造方法中，衬底下表面的一种状态；

图12a-12h为截面图，示了根据本发明第一实施例形成喷墨头的第三种制造方法的制造步骤；

图13显示了在第三种制造方法中形成墨室和供墨口的一种图形；

图14为根据本发明的第二实施例的喷墨头的截面图；

图15a-15h为根据第二实施例的喷墨头的截面，显示了第一和第二种制造方法；

图16a-16h为根据第二实施例的喷墨头的截面，显示了第三种制造方法；

图17显示了根据本发明的第二实施例形成喷墨头的第三种方法中，墨室、供墨口和墨池的图形；

图18为根据本发明的第三实施例的喷墨头的截面图；

图19a-19i为截面图，显示了根据本发明的第三实施例形成喷墨头的第一和第二种制造方法的步骤；

图20为根据本发明第三实施例的喷墨头的一部分的尺寸图，它在喷嘴的附近；

图21为根据本发明第四实施例的喷墨头的截面图；

图22a-22i为截面图，显示了根据本发明的第四实施例形成喷墨头的第一和第二种制造方法的步骤；

图23a-23c为根据本发明的第四实施例的喷墨头的截面图，图解了墨室的形成；

图24a-24i为截面图，显示了根据本发明的第四实施例形成喷墨头的第三种制造方法的步骤；

图25为根据本发明的第五实施例的喷墨头的截面图；

图26a-26h为截面图，显示了根据本发明的第五实施例形成喷墨头的第一和第二种制造方法的步骤；

图27a-27h为截面图，显示了根据本发明的第五实施例形成喷墨头的第三种制造方法的步骤；

图28显示了根据本发明的第六实施例的一种喷墨头的整体图；

图29为显示墨池或墨室所在直线与主扫描方向所成角度的图；

图30为根据本发明的第七实施例的喷墨头的截面图；

图31a-31h为本发明第一实施例的喷墨头的截面图，显示了其制造步骤；

图32为根据本发明的第八实施例的喷墨头的截面图；

图33为多晶硅振动片头的截面图，它是本发明的第八实施例的一种变型；

图34a-34j为多晶硅振动片头的截面图，显示了这种变型的制造步骤；

图35为SOI头的截面图，它是本发明第八实施例的另一种变型；

图36a-36j为SOI头的截面图，显示了其制造步骤。

图1为根据本发明的第一实施例显示喷墨头整体的一个平面图，它包括多个喷嘴与墨室对11和多个墨池12。在图1中，用来喷射墨的喷嘴/墨室对11彼此相邻，墨室还与公共墨池12相连，这样形成一个单位矩阵。图1显示了一个例子，其中包括4个单位矩阵。在单位矩阵中，墨室与支供墨管13相连，多个支供墨管13与一个主供墨管14相连，而主供墨管则连在墨箱(未显示)上。图3以一种放大的比例显示了第一和第四喷墨头实施例中最小单位矩阵的一部分，而图4则以一种放大的比例显示了本发明第二，第三和第五实施例中单位矩阵的一部分。图3中虚线显示的部分表示位于喷嘴侧的墨池。(第一实施例)

图2为根据本发明第一实施例的喷墨头的截面图，该截面是沿图3中的线B-B′剖开的，它显示了第一实施例的结构特征。图3是从压力产生装置这一边看去，沿图2中的线A-A′剖开的平面上喷嘴的平面图，其中并没有提供喷嘴。在本发明的第一实施例中，喷嘴100，墨室101，墨池103形成在一块衬底上，如图2所示。墨室101有一个逐渐变窄的结构，它的上端与喷嘴100相连。墨池103有一个与墨室反向逐渐变窄的结构。在这个实施例中，衬底为硅(Si)衬底，衬底上墨室由四个晶面{111}105构成，如图3所示，在水平截面上它提供一个正方形结构。当硅衬底的表面为面(100)时，晶面{111}105包括(-1-1-1),(-1-11),(-111),(-11-1)。当硅衬底的表面为面(010)时，晶面{111}105包括(-1-1-1),(-1-11),(1-11),(1-1-1)。当硅衬底的表面为面(001)时，晶面{111}105包括(-1-1-1),(1-1-1),(11-1),(-11-1)。

墨室101与墨池103通过供墨口102相互连接。墨池103与墨室101邻近设置，并且有一个由两个晶面{111}104构成的V型槽结构。当硅衬底的表面为面(100)时，晶面{111}104包括(111),(1-1-1)或(11-1),(1-11)。当硅衬底的表面为面(010)时，晶面{111}104包括(111),(-11-1)或(-111)和(11-1)。当硅衬底的表面为面(001)时，晶面{111}104包括(111),(-1-11)或(1-11)和(-111)。

由于两个晶面{111}104中任一个都与构成墨室101的四个晶面{111}105的某个面基本平行，因此就可以减小墨室101与墨池103之间的间隙，也就是说，可以以高密度来排列它们。

因为用于分隔墨室101和墨池103的分隔壁由晶面{111}构成，所以就可以精确形成具有高纵横比的分隔壁，使得墨室101与墨池103之间的间隙极小。

因为通过各向异性湿法腐蚀得到的晶面{111}非常平滑，因此墨室101和/或墨池103中不会出现气泡排放和/或墨滞留的问题。

具有配线(未显示)的压电元件107被安置在薄膜106的某个与墨室101相对应的位置，它形成了喷嘴/墨室对11的底部。墨由墨箱(未显示)提供给墨池103。根据本发明的发明者所做的实验，可以确认当为压电元件107供电时，它的喷墨性能与用常规方法得到的性能类似。在本实施例中，在薄膜中使用墨加热器而不是压电元件作为压力产生装置可以获得类似的效果。

现在，将参照图5a-5i对根据本发明的第一实施例形成喷墨头的方法进行描述，图5a-5i为各个制造步骤中喷墨头的截面图。首先，在硅片1上形成高浓度硼扩散层2，硅片1如图5a所示，它的晶面为{100}(图5b)。这里所使用的硅片1厚度为300μm，高浓度硼扩散层2的厚度为10μm。

下一步，如图5c所示，通过对硅片1进行热氧化，把氧化硅膜3形成在硅片上面，氧化硅膜的厚度为2μm，并且其为抗腐蚀掩模。在本实施例中，氧化硅膜被用作抗腐蚀掩模，也就是抗蚀剂膜。但是，抗腐蚀掩模并不仅限于氧化硅膜，任何膜例如氮化硅膜或金属膜，只要它能耐硅的腐蚀液，都可以在本发明以后要说明的其他的实施例中使用。

下一步，在把抗蚀剂涂覆到硅片1上、并把限定喷嘴100和墨池103的抗蚀剂掩模图形通过光刻工艺形成在硅片的表面上之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，从而有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了分别如图5d和图6所示的喷嘴图形110和墨池图形113。

在这种情况下，如图6所示，墨池图形113采用多个与取向平面倾斜成45度角的细凹槽的形式。凹槽的宽度为1μm，图形之间的间距为11μm。细凹槽的结构并不局限于直凹槽，任何其他结构如图7所示的V型槽都可以使用，条件是腐蚀液可以通过这些凹槽进入硅片来腐蚀晶片的内部，以使晶片被挖空，而只留下数量级为几个μm的横梁。因此，用于形成墨池103和喷嘴100的开口可以通过干腐蚀在高浓度硼扩散层上形成(图5e)。

下一步，如图5f所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室101和墨池103。湿法腐蚀是在加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。当各向异性湿法腐蚀完成时，10μm宽的每个横梁就排列在墨池103上，分隔为1μm。

此后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图5g)，在H₂∶O₂=1∶1的气氛中，在温度为1100℃再次对硅片进行热氧化3个小时(图5h)。可以把通过热氧化在硅片上新形成的热氧化膜填埋住墨池103上横梁之间的空间(1μm)。

此后，把形成有供墨口102的振动片粘接在硅片上(图5i)。在这个实施例中，振动片为一薄的硅膜。形成振动片的方法将参照图8进行描述。首先，把厚度为5μm并且作为抗腐蚀掩模的氧化硅膜3形成在如图8a所示的硅片1的表面上。

然后，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定供墨口102的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图8c所示的喷嘴图形。此后，通过对硅进行干腐蚀形成供墨口102(图8d)。供墨口102采用具有长方形截面的凹槽形式，凹槽的长为100μm，深为30μm，宽为50μm。

之后，利用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图8e)，然后形成厚度为10μm的高浓度硼扩散层2(图8f)。在这种情况下，硼扩散层的结构取决于晶片的表面结构。

之后，把厚度为3μm的Pyrex耐热玻璃4通过溅射淀积在硼扩散层2上，并利用氢氟酸进行构图(图8g)。把硅片与形成有喷嘴和墨池的板紧密配合并在400℃加400V的电压进行静电焊接。在静电焊接过程中，负电压加在振动片的一边(硅片上涂覆了Pyrex耐热玻璃的那一边)。

利用KOH等溶液对硅片进行腐蚀，去除硅片中未扩散高浓度硼的那一部分，这样就完成了振动片的制作。

形成振动片的材料并不局限于硅，任何其他材料如玻璃，树脂或金属都可以使用，只要它能有效地向墨室101传送压力。另外，尽管各部件的结合是通过静电焊接方法来完成的，但是利用粘合剂也可以获得类似的效果。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。因为，通过形成高浓度硼扩散层可以形成导电层，所以在擦拭喷嘴100时就可以避免静电充电。

接下去，将参照图9a-9i对根据本发明第一实施例的喷墨头的第二种制造方法进行描述。

首先，在如图9a所示且晶面为{100}的硅片1上形成高浓度硼扩散层(图9b)。此处使用的硅片1的厚度为300μm，高浓度硼扩散层2的厚度为10μm。

下一步，如图9c所示通过对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1上面，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定喷嘴100、供墨口102和墨池103的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图9d所示的图形。

在这种情况下，如图6所示，墨池图形采用多个与取向平面倾斜成45度角的细凹槽的形式。凹槽的宽度为1μm，图形之间的间距为11μm。细凹槽的结构并不局限于直凹槽，任何其他结构如图7所示的V型槽都可以使用，条件是腐蚀液可以通过这些凹槽进入硅片来腐蚀硅片的内部，使得硅片除了留下数量级为几个μm的横梁外，其余部分都被挖空。

此后，通过干腐蚀在高浓度硼扩散层2中形成用于形成墨池103和喷嘴100的开口(图9e)。

下一步，如图9f所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室101、供墨口102和墨池103。湿法腐蚀是在加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。当各向异性湿法腐蚀完成时，各10μm宽的横梁就排列在墨池103上，分隔为1μm。图10显示了在衬底的下表面上形成的图形，图11对其进行了更详细的显示。

此后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图9g)，在H₂∶O₂=1∶1的气氛中，在温度为1100℃再次对硅片进行热氧化3个小时(图9h)。可以把通过热氧化在硅片上新形成的热氧化膜填埋住墨池103上横梁之间的空间(1μm)。

之后，把形成有供墨口102的振动片连接到硅片上(图9i)。在这种情况下，去掉图8b-8e所示的步骤，就可以获得没有供墨口的振动片。如前所述，使用了静电焊接方法，也就是，把厚度为3μm的Pyrex耐热玻璃通过溅射进行淀积，在利用氢氟酸加工后，把振动片与形成有喷嘴和墨池的板紧密配合，然后在400℃加400V的电压。此后利用KOH等溶液把硅片中未扩散高浓度硼的那一部分腐蚀掉。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。

接下去，将参照图12a-12h对根据本发明第一实施例的喷墨头的第三种制造方法进行描述。

首先，在如图12a所示且晶面为{100}的硅片1的两个表面上形成高浓度硼扩散层2(图12b)。此处使用的硅片1的厚度为300μm，高浓度硼扩散层2每个厚度为10μm。

下一步，如图12c所示通过对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1的面上，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定喷嘴100、墨室101、供墨口102和墨池103的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图12d所示的图形。

在这种情况下，如图6所示，墨室101和墨池102的图形111和112采用多个与取向平面倾斜成45度角的细凹槽的形式。凹槽的宽度为1μm，图形的间距为11μm。细凹槽的结构并不局限于直凹槽，任何其他结构如图7所示的V型槽都可以使用，条件是腐蚀液可以通过这些凹槽进入硅片来腐蚀硅片的内部，使得硅片除了留下宽度为几个μm数量级的横梁外，其余部分都被挖空。

此后，通过干腐蚀在高浓度硼扩散层2中形成喷嘴以及用于形成墨室101、供墨口102和墨池103的开口(图12e)。

下一步，如图12f所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室101、供墨口102和墨池103。湿法腐蚀是在加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。当各向异性湿法腐蚀完成时，每个10μm宽的横梁就排列在墨室101上，彼此间隔为1μm。

此后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图12g)，在H₂∶O₂=1∶1的气氛中，在温度为1100℃再次对硅片1进行热氧化3个小时(图12h)。可以把通过热氧化在硅片上新形成的热氧化膜填埋住墨室101、供墨口102和墨池103上紧邻横梁之间的空间(1μm)。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。(第二实施例)

图14为根据本发明的第二实施例的沿图4中的线B-B′截取的喷墨头的截面图。喷嘴200形成在衬底的一个面上，并分别与墨室201相连通。墨室201由四个晶面{111}205构成并且具有一个正方形的截面。

当硅衬底的表面为面(100)时，构成晶面{111}105的面包括(-1-1-1),(-1-11),(-111),(-11-1)。当硅衬底的表面为面(010)时，构成晶面{111}105的面包括(-1-1-1),(-1-11),(1-11),(1-1-1)。当硅衬底的表面为面(001)时，构成晶面{111}105的面包括(-1-1-1),(1-1-1),(11-1),(-11-1)。

墨室201与墨池203通过供墨口202相互连接。

墨池203紧挨着墨室201并且有一个由两个晶面{111}204构成的V型槽结构。当硅衬底的表面为面(100)时，构成晶面{111}204的面包括(-1-1-1),(-111)或(-1-11),(-111)。当硅衬底的表面为面(010)时，构成晶面{111}204的面包括(-1-1-1),(1-11)或(1-1-1),(-1-11)。当硅衬底的表面为面(001)时，构成晶面{111}204的面包括(-1-1-1),(11-1)或(-11-1),(1-1-1)。

因为可以在衬底的一个面上同时形成墨室201和墨池203，所以就可以大大减少工艺成本。另外，因为可以通过光刻技术同时形成墨室201和墨池203的图形，所以就可以降低墨室201和墨池203的位置偏差。

因为通过各向异性湿法腐蚀得到的晶面{111}非常平滑，因此墨室201和/或墨池203中不会出现气泡排放和/或墨滞留的问题。

正确连线的压力产生装置207被安置在薄膜206上与每个墨室相对应的位置。从墨箱(未显示)把墨提供给墨池203。

根据本发明的发明者所做的实验，可以确认当为压电元件207供电时，它的喷墨性能与用常规方法得到的性能类似。

尽管在本实施例中，用压电元件作为压力产生装置，但是在薄膜中使用墨加热器作为压力产生装置也可以获得类似的效果。

现在，将参照图15a-15h对根据本发明的第二实施例形成喷墨头的方法进行描述，图15a-15h为根据第一和第二例子的各个制造步骤中喷墨头的截面图。首先，在硅片1上形成高浓度硼扩散层2，硅片1如图15a所示，它的晶面为{100}(图15b)。这里所使用的硅片1厚度为300μm，高浓度硼扩散层2的厚度为10μm。

下一步，如图15c所示通过对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1上面，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定喷嘴200、墨室201和墨池203的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图15d所示的图形。

此后，通过对硅片进行干腐蚀形成喷嘴200(图15e)。

下一步，如图15f所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室201和墨池203。湿法腐蚀是在加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。

此后，利用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图15g)，并把形成有供墨口202的振动片连接到硅片1上(图15h)。形成振动片的方法与第一实施例所述的方法相同。

在图15d的所示时间通过同时形成供墨口的图形，在形成有墨室201和墨池203的衬底上形成供墨口202。在这种情况下，由于要使用没有供墨口的振动片，所以形成振动片时可以省去图8b-8e所示的步骤。

形成振动片的材料并不局限于硅，任何其他材料如玻璃、树脂或金属都可以使用，只要它能有效地向墨室201传送压力。另外，尽管各部件的结合是通过静电焊接方法来完成的，但是利用粘合剂也可以获得类似的效果。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。

下一步将参照图16a-16h对根据本发明的第二实施例形成喷墨头的第三种方法进行描述。

首先，在硅片1的两个面上形成高浓度硼扩散层2，硅片1如图16a所示，它具有取向为{100}晶面(图16b)。这里所使用的硅片1厚度为300μm，每个高浓度硼扩散层2的厚度为10μm。

下一步，如图16c所示通过对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1的面上，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定喷嘴200，墨室201，供墨口202和墨池203的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图16d所示的图形。

在这种情况下，如图17所示，墨室201、供墨口202和墨池203的图形211,212和213采用多个与取向平面倾斜成45度角的细凹槽的形式。凹槽的宽度为1μm，图形间距为11μm。细凹槽的结构并不局限于直凹槽，任何其他结构如图7所示的V型槽都可以使用，条件是腐蚀液可以通过这些凹槽进入硅片来腐蚀硅片的内部，使得硅片除了留下宽度为几个μm数量级的横梁外，其余部分都被挖空。

此后，通过干腐蚀在高浓度硼扩散层中形成喷嘴200和用于形成墨室201、供墨口202和墨池203的开口(图16e)。

下一步，如图16f所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室201、供墨口202和墨池203。湿法腐蚀是在加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。当各向异性湿法腐蚀完成时，每个10μm宽的横梁就排列在墨室201、供墨口202和墨池203上，分隔为1μm。

此后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图16g)，在H₂∶O₂=1∶1的气氛中，在温度为1100℃再次对硅片1进行热氧化3个小时(图16h)。可以把通过热氧化在硅片上新形成的热氧化膜填埋住墨室201、供墨口202和墨池203上紧邻横梁之间的空间(1μm)。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。(第三实施例)

图18为根据本发明的第三实施例，从图4中沿线B-B′截取的喷墨头的截面图。在这个实施例中，衬底的面可以任意。喷嘴300形成在衬底的一个面上，并分别与墨室301相连。构建墨室301时，它的面305要垂直于衬底表面，并且它的水平截面为多边形。墨室301通过至少一个渐变部分308与相对应的喷嘴相连。墨室的水平截面还可以是圆形的。墨室301与墨池303通过供墨口302相互连接。墨池303被安置在靠近墨室301的地方。构建墨池303时，它的面304垂直于衬底的表面。由于墨室301和墨池303可以由垂直于衬底表面的分隔壁分隔开来，所以可以减小墨室301和墨池303之间的距离。也就是说，喷嘴可以高浓度地排列。因为通过干腐蚀形成的晶面非常平滑，因此墨室301和/或墨池303中不会出现排发气泡和/或墨滞留的问题。

带有配线的压力产生装置307(未显示)被安置在薄膜306上与每个墨室相对应的位置。由墨箱(未显示)把墨提供给墨池303。根据本发明的发明者所做的实验，可以确认当为压力产生装置供电时，它的喷墨性能与用常规方法得到的性能类似。尽管在本实施例中，用压电元件作为压力产生装置，但是在薄膜中使用墨加热器作为压力产生装置也可以获得类似的效果。

现在将参照图19a-19i对根据本发明的第三实施例形成喷墨头的方法进行描述，图19a-19i为第一和第二种制造方法的各个制造步骤中喷墨头的截面图。首先，在图19a所示厚度为300μm的硅片1的两个面上形成厚度为0.5μm的氮化硅膜4(图19b)。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定墨室301内的渐变部分和墨池203的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，通过干腐蚀有选择性地去除氮化硅膜4，结果就形成了如图19c所示的图形。

此后，如图19d所示把厚度为2.5μm的氧化硅膜3通过CVD形成在表面上，在该表面上已经形成了墨室301和墨池303的图形。

下一步，在把抗蚀剂膜再次涂覆到硅片1上并把限定墨室301和墨池303的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成完之后，利用缓冲的氢氟酸溶液把氧化硅膜3有选择性地去除掉，结果就形成了如图19e所示的图形。

利用ICP系统对表面形成有墨室301和墨池303的图形的硅片表面进行深度硅腐蚀(干腐蚀)。因为，在同样的腐蚀过程中，对氧化硅膜3和氮化硅膜4的硅的选择性腐蚀比率约为100，因此在形成墨室301中高度为50μm的渐变部分时，在图19b所示步骤中提供的厚度为0.5μm的氮化硅膜4就被破坏了(参见图19f中断线所表示的部分)。

在氮化硅膜4被打破之后，对图19e所示步骤中形成的图形进行腐蚀。在腐蚀墨室301时要保持其渐变部分为原来的样子。在打破氮化硅膜4之后，向下腐蚀240μm的深度(图19g)。

之后，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1上并利用光刻技术在硅片表面的预定位置处形成了用于形成喷嘴300的抗蚀剂图形后，对氮化硅膜4和硅片1进行干腐蚀以去除抗蚀剂，结果就形成了如图19h所示的喷嘴300。在这种情况下，图20中所示墨室的尺寸a,b和c分别为a=100μm,b=50μm和c=240μm。

此后，利用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3，并把形成有供墨口302的振动片粘接到硅片1上(图19i)。形成振动片的方法与第一实施例中所述的方法相同。

通过在图19g所示步骤之后加上一个形成供墨口的图形的步骤，在形成有墨室301和墨池303的衬底上形成供墨口302。在这种情况下，由于要使用没有供墨口的振动片，因此在形成振动片时可以省去图8b-8e所示步骤。

形成振动片的材料并不局限于硅，任何其他材料如玻璃、树脂或金属都可以使用，只要它能有效地向墨室301传送压力。另外，尽管各部件的结合是通过静电焊接方法来完成的，但是利用粘合剂也可以获得类似的效果。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。(第四实施例)

图21为根据本发明的第四实施例沿图3中的线B-B′截取的喷墨头的截面图。

喷嘴400形成在衬底的一个面上并分别与墨室401相连通。墨室401由8个面构成，这8个面包括晶面指数为{111}的4个面405、4个面409，并且墨室有一个正方形的水平截面。

当硅衬底的表面为面(100)时，晶面{111}的面405为(-1-1-1),(-1-11),(-111),(-11-1)，晶面{111}的面409为(111),(11-1),(1-1-1),(1-11)。当硅衬底的表面为面(010)时，晶面{111}的面405为(-1-1-1),(-1-11),(1-11),(1-1-1)，晶面{111}的面409为(111),(-111),(-11-1),(11-1)。当硅衬底的表面为面(001)时，晶面{111}的面405为(-1-1-1),(1-1-1),(11-1),(-11-1)，晶面{111}的面409为(111),(1-11),(-1-11),(-111)。

墨室401具有这样一个结构，它的截面积从与喷嘴400齐平处开始逐渐增加，从喷嘴400下方某一位置开始逐渐减小。因为墨室401的壁面的结合部分形成成钝角，因此气泡的排放很好，不会发生滞留墨的现象。

墨室401和墨池403通过供墨口402相互连接。墨池403与墨室401邻近设置，它具有一个由晶面{111}的两个面404构成的V形槽结构。当硅衬底的表面为(100)时，两个面404为(111)和(1-1-1)或(11-1)和(1-1-1)。当硅衬底的表面为(010)时，两个面404为(111)和(-11-1)或(-111)和(11-1)。当硅衬底的表面为(001)时，两个面404为(111)和(-1-11)或(1-11)和(-111)。因为晶面{111}的两个面404中任一个都与构成墨室401的晶面{111}的面405中某一个面平行，因此可以减少墨室401与墨池403之间的距离，也就是说，可以安置高密度的墨室。

由于分隔墨室401和墨池403的分隔壁属于晶面{111}，因此可以形成具有高精度纵横比的分隔壁以减小墨室401与墨池403之间的距离。

因为，如果假定墨室401的底面积为一常数，这种结构允许板的厚度与朝底部逐渐加宽的结构相比可以做的更大，所以可以改善其热处理等可加工性。因为即使在使用6″硅片时也可以使用具有标准厚度的硅片，所以可以对成本加以限制(对于6″硅片，300μm并不是标准的厚度)。

由于通过各向异性湿法腐蚀形成的晶面{111}非常平滑，因此墨室401和/或墨池403中不会发生气泡排放和/或滞留墨的问题。

把带有配线(未显示)的压力产生装置407安置在薄膜406上与每个墨室相对应的位置。由墨箱(未显示)把墨提供给墨池403。根据本发明的发明者所做的实验，可以确认，当为压力产生装置407供电时，它的喷墨性能与用常规方法得到的性能类似。尽管在本实施例中，用压电元件作为压力产生装置，但是在薄膜中使用墨加热器作为压力产生装置可以获得类似的效果。

现在将参照图22a-22i对根据本发明的第四实施例形成喷墨头的方法进行描述，图22a-22i为根据本发明第一和第二实施例的各个制造步骤中喷墨头的截面图。首先，在硅片1上形成高浓度硼扩散层2，硅片1如图22a所示，它具有一个(100)的晶面(图22b)。这里所使用的硅片1厚度为485μm，每个高浓度硼扩散层2的厚度为10μm。

下一步，如图22c所示通过对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1上面，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定喷嘴400、墨室401和墨池403的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图22d所示的图形。

在这种情况下，如前面所述，墨池403的图形采用多个与取向平面倾斜成45度角的细凹槽的形式。凹槽的宽度为1μm，图形之间的间距为11μm。细凹槽的结构并不局限于直凹槽，任何其他结构如V型槽都可以使用，条件是腐蚀液可以通过这些凹槽进入硅片来腐蚀硅片的内部，使得硅片除了留下宽度为几个μm数量级的横梁外，其余部分都被挖空。

此后，通过对硅片进行干腐蚀形成喷嘴400和用于形成墨池403的开口，用于形成墨室401的深开口也是通过对硅片进行干腐蚀来形成的(图22e)。在这种情况下，为了形成如图22f所示的墨室401，必须满足下面的公式：

              de+1/2(d+di)tan54.7°＞t-b其中d为喷嘴尺寸，di为开口尺寸，通过该开口形成墨室，de为用于干腐蚀以形成墨室的开口的深度(不包括氧化硅膜/高浓度硼扩散层的总厚度)，t为衬底的厚度，b为高浓度硼扩散层的总厚度。

在该实施例中，di=440μm,de=155μm。顺便地，墨室401的形成过程显示在图23a-23c中，因为喷嘴400正下方的部分突出，因此腐蚀速度很高。

下一步，如图22f所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室401和墨池403。湿法腐蚀是在加热到1002的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。在各向异性湿法腐蚀结束时，每个宽度为10μm的横梁并列在墨池403上，彼此间隔1μm。

此后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图22g)，在H₂∶O₂=1∶1的气氛中，在温度为1100℃再次对硅片1进行热氧化3个小时(图22h)。可以把通过热氧化在硅片上新形成的热氧化膜填埋住墨池203上相邻横梁之间的空间(1μm)。

此后，把形成有供墨口402的振动片连接到硅片1上(图22i)。形成振动片的方法与第一实施例中所提到的方法相同。

在图22d所示的时间通过同时形成供墨口的图形，在形成有墨室401和墨池403的衬底上形成供墨口402。在这种情况下，由于要使用没有供墨口的振动片，因此在形成振动片时可以省去图8b-8e所示步骤。

形成振动片的材料并不局限于硅，任何其他材料如玻璃、树脂或金属都可以使用，只要它能有效地向墨室201传送压力。另外，尽管各部件的结合是通过静电焊接方法来完成的，但是利用粘合剂也可以获得类似的效果。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。

接下去将参照图24a-24i对根据本发明的第四实施例形成喷墨头的第三种方法进行描述。首先，在硅片1的两个面上形成高浓度硼扩散层2，硅片1如图24a所示，它具有取向为{100}晶面(图24b)。这里所使用的硅片1厚度为485μm，每个高浓度硼扩散层2的厚度为10μm。

下一步，如图24c所示通过对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1的面上，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1上并把限定喷嘴400、墨室401，供墨口402和墨池403的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图24d所示的图形。

在这种情况下，如图13所示，墨室401、供墨口402和墨池403的图形采用多个与取向平面倾斜成45度角的细凹槽的形式。凹槽的宽度为1μm，图形的间距为11μm。细凹槽的结构并不局限于直凹槽，任何其他结构如图7所示的V型槽都可以使用，条件是腐蚀液可以通过这些凹槽进入硅片来腐蚀硅片的内部，使得硅片除了留下宽度为几个μm数量级的横梁外，其余部分都被挖空。

此后，通过干腐蚀在高浓度硼扩散层中形成喷嘴400和用于形成墨室401，供墨口402和墨池403的开口(24e)，用于形成墨室401的深开口也是通过对硅片进行干腐蚀来形成的(图24f)。为了形成如图24g所示的墨室401，必须满足下面的公式：

            de+1/2(d+di)tan54.7°＞t-b其中d为喷嘴尺寸，di为开口尺寸，通过该开口利用干腐蚀形成墨室，de为用于形成墨室的开口的深度(不包括氧化硅膜/高浓度硼扩散层的总厚度)，t为衬底的厚度，b为高浓度硼扩散层的总厚度。

在该实施例中，di=440μm,de=155μm。

下一步，如图24g所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室401、供墨口402和墨池403。湿法腐蚀是在加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。在各向异性湿法腐蚀结束时，每个宽度为10μm的横梁并列在墨室401、供墨口402和墨池403上，彼此分隔1μm。

此后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图24h)，在H₂∶O₂=1∶1的气氛中，在温度为1100℃再次对硅片1进行热氧化3个小时(图24i)。可以把通过热氧化在硅片上新形成的热氧化膜填埋住墨室401，供墨口402和墨池403上紧邻横梁之间的空间(1μm)。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。(第五实施例)

图25为根据本发明的第五实施例沿图4中的线B-B′截取的喷墨头的截面图。

喷嘴500形成在衬底的一个面上并分别与墨室501相连通。墨室501由8个面构成，这8个面包括晶面指数为{111}的4个面505和4个面509，并且墨室有一个正方形的水平截面。

当硅衬底的表面为面(100)时，面505为(-1-1-1),(-1-11),(-111),(-11-1)，面509为(111),(11-1),(1-1-1),(1-11)。当硅衬底的表面为面(010)时，面505为(-1-1-1),(-1-11),(1-11),(1-1-1)，面509为(111),(-111),(-11-1),(11-1)。当硅衬底的表面为面(001)时，面505为(-1-1-1),(1-1-1),(11-1),(-11-1)，面509为(111),(1-11),(-1-11),(-111)。

墨室501具有这样一个结构，它的截面积从与喷嘴500齐平处开始逐渐增加，从喷嘴500下方某一位置开始逐渐减小。因为墨室501的壁面的结合部分形成成钝角，因此气泡的排放很好，不会发生滞留墨的现象。

墨室501和墨池503通过供墨口502相互连接。墨池503紧挨着墨室501，它具有一个由晶面{111}的两个面504构成的V形槽结构。当硅衬底的表面为(100)时，两个面504为(-1-1-1)和(-111)或(-1-11)和(-11-1)。当硅衬底的表面为(010)时，两个面504为(-1-1-1)和(1-11)或(1-1-1)和(-1-11)。当硅衬底的表面为(001)时，两个面504为(-1-1-1)和(11-1)或(-11-1)和(1-1-1)。

因为两个面504中任一个都与构成墨室501的面509中某一个面平行，因此可以减少墨室501与墨池503之间的距离，从而可以安置高密度的墨室。

由于分隔墨室501和墨池503的分隔壁属于晶面{111}，因此可以形成具有高精度纵横比的分隔壁以减小墨室501与墨池503之间的距离。

因为，如果假定墨室501的底面积为一个常数，这种结构与向着底部逐渐加宽的结构相比，可允许板的厚度形成的更大，所以可以改善其热处理等可加工性。因为即使在使用6″硅片时也可以使用具有标准厚度的硅片，所以可以限定成本(对于6″硅片，300μm并不是标准厚度)。

由于通过各向异性湿法腐蚀形成的晶面{111}非常平滑，因此墨室501和/或墨池503中不会发生气泡排放和/或滞留墨的问题。

把带有配线(未显示)的压力产生装置507安置在薄膜506上与每个墨室相对应的位置。由墨箱(未显示)把墨提供给墨池503。

根据本发明的发明者所做的实验，可以确认，当为压力产生装置507供电时，它的喷墨性能与用常规方法得到的性能类似。尽管在本实施例中，用压电元件作为压力产生装置，但是在薄膜中使用墨加热器作为压力产生装置可以获得类似的效果。

现在将参照图26a-26h对根据本发明的第五实施例形成喷墨头的方法进行描述，图26a-26h为根据第一和第二例子的各个制造步骤中喷墨头的截面图。

首先，在硅片1上形成高浓度硼扩散层2，硅片1如图26a所示，它具有一个(100)的晶面(图26b)。这里所使用的硅片1厚度为485μm，每个高浓度硼扩散层2的厚度为10μm。

下一步，如图26c所示通过对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1上面，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定喷嘴500，墨室501和墨池503的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图26d所示的图形。

此后，通过对硅片进行干腐蚀形成喷嘴500，用于形成墨室501的深开口也是通过对硅片进行干腐蚀来形成的(图26e)。

在这种情况下，为了形成如图26f所示的墨室501，必须满足下面的公式：

            de+1/2(d+di)tan54.7°＞t-b其中d为喷嘴尺寸，di为开口尺寸，通过该开口利用干腐蚀来形成墨室，de为用于开口以形成墨室的开口的深度(不包括氧化硅膜/高浓度硼扩散层的总厚度)，t为衬底的厚度，b为高浓度硼扩散层的总厚度。

在该实施例中，di=440μm,de=155μm。

下一步，如图26f所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室501和墨池503。湿法腐蚀是在加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。

此后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图26g)，把形成有供墨口502的振动片连接到硅片1上(图26h)。形成振动片的方法与第一实施例中所提到的方法相同。

在图26d所示的时间通过同时形成供墨口的图形，在形成有墨室501和墨池503的衬底上形成供墨口502。在这种情况下，由于要使用没有供墨口的振动片，因此在形成振动片时可以省去图8b-8e所示步骤。

形成振动片的材料并不局限于硅，任何其他材料如玻璃、树脂或金属都可以使用，只要它能有效地向墨室501传送压力。另外，尽管各部件的结合是通过静电焊接方法来完成的，但是利用粘合剂也可以获得类似的效果。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。

接下去将参照图27a-27h对根据本发明的第五实施例形成喷墨头的第三种方法进行描述，首先，在硅片1的两个面上形成高浓度硼扩散层2，硅片1如图27a所示，它具有(100)晶面(图27b)。这里所使用的硅片1厚度为300μm，每个高浓度硼扩散层2的厚度为10μm。

下一步，如图27c所示通过对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1上面，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定喷嘴500、墨室501、供墨口502和墨池503的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图27d所示的图形。

在这种情况下，如图13所示，墨室501，供墨口502和墨池503的图形采用多个与取向平面倾斜成45度角的细凹槽的形式。凹槽的宽度为1μm，图形的间距为11μm。细凹槽的结构并不局限于直凹槽，任何其他结构如图7所示的V型槽都可以使用，条件是腐蚀液可以通过这些凹槽进入硅片来腐蚀硅片的内部，使得硅片除了留下宽度为几个μm数量级的横梁外，其余部分都被挖空。

此后，通过干腐蚀工艺在高浓度硼扩散层2中形成喷嘴500、以及用于形成墨室501、供墨口502和墨池503的开口(图27e)，用于形成墨室501的深开口也是通过对硅片进行干腐蚀来形成的(图27f)。

为了形成如图27g所示的墨室501，必须满足下面的公式：

              de+1/2(d+di)tan54.7°＞t-b其中d为喷嘴尺寸，di为开口尺寸，通过该开口利用干腐蚀方法形成墨室，de为用于利用干腐蚀方法形成墨室的开口的深度(不包括氧化硅膜/高浓度硼扩散层的总厚度)，t为衬底的厚度，b为高浓度硼扩散层的总厚度。

在该实施例中，di=440μm,de=155μm。

下一步，如图27g所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室501、供墨口502和墨池503。湿法腐蚀是在加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。在各向异性湿法腐蚀结束时，每个宽度为10μm的横梁并列在墨室501、供墨口502和墨池503上，彼此分隔1μm。

此后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图27h)，在H₂∶O₂=1∶1的气氛中，在温度为1100℃再次对硅片1进行热氧化3个小时(图27i)。可以把通过热氧化在硅片上新形成的热氧化膜填埋住墨室501、供墨口502和墨池503上相邻横梁之间的空间(1μm)。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。(第六实施例)

下面将描述本发明的第六实施例。根据第六实施例，喷墨头包括按矩阵方式排列的喷嘴和墨室。喷嘴100、墨室101和墨池103的截面与图2所示第一实施例的截面图相同。图28为从喷墨头的一端看去整个喷墨头的视图，其中未形成喷嘴。墨室、墨池(墨支管)和公共墨池(墨主管)与图1所示实施例中的完全相同。图29显示了在喷墨头进行打印时，主扫描方向与喷嘴(或墨室)所在直线或墨池侧向所成角度。

也就是说，根据第六实施例的喷墨头包括：喷嘴100，用于喷射墨滴；墨室101，与各个喷嘴相对应并与之相连；墨池103，用于为墨室101供墨；供墨口102，用于连接墨室101和墨池103；压力产生装置107，用于对墨室101加压。墨池103形成梳子形状的墨管，这样就可以把多个墨池103结合在一起连接到公共墨池108上，而墨池108又与墨箱(未显示)相连。

喷嘴100排列成如图28所示的矩阵的行和列，在打印过程中，如图29所示，喷嘴(或墨室)所在直线与喷墨头的主扫描方向成一固定角度θ。

在这个实施例中，墨室101的截面如图4所示为正方形，形成开口的面中有一个平行于墨池103的面。另外，墨池103的面与墨室101的壁面(分隔壁面)在硅衬底的晶面{111}上，墨池的纵轴平行于晶面{111}。

在打印过程中，形成为一行的喷嘴100(或墨室101)的末端(与公共墨池相对的末端)在垂直于主扫描方向的直线上设置，与墨池103相连的公共墨池108的纵轴与喷嘴的列方向类似，也垂直于打印扫描方向。

接下去将参照下面的情况描述喷嘴(或墨池的面)所在直线方向与打印扫描方向之间的夹角θ和喷墨头的分辨率之间的关系，在该情况中：喷墨头的分辨率N为300dpi(或ppi)，与墨池103的纵轴方向相邻的喷嘴之间的距离为0.515mm，墨池的轴与打印扫描方向倾斜成9.46°，末端的喷嘴位于与晶面{111}倾斜成9.46°的轴上。

因此，墨池出现晶面{111}的侧面与打印扫描方向之间的夹角如下：

            θ=arcsin25.4/300/9.416°

例如当喷嘴和墨室排列成36(行)×8(列)的矩阵并且行方向在打印过程中与主扫描方向倾斜成9.466°，喷嘴(墨室)横向和垂直方向的间距分别为0.15mm和0.6681mm。因此，在一个喷墨头中，288个点排列在列方向宽度为23.7055mm之间的距离内。

根据这个实施例的喷墨头的制造方法与参照第一实施例所描述的方法相同。但是，如果将按矩阵方式排列的墨室的掩模面以及对应的墨池掩模面与晶面(晶向[111])平行来进行各向异性腐蚀的话，就可以进行高精确度的腐蚀。

因为，在这个实施例中，可以利用晶面来有效地排列高密度的喷嘴、墨室和墨池，因此就可以使喷墨头更紧凑。另外，切割喷墨头以便其外部结构可以沿主扫描方向伸展，就可以减小喷嘴和墨池的活动余量，这对于执行打印是必须的。因此，就可以降低硅衬底的损失，进而降低形成成本。

另外，由于喷嘴的列方向垂直于打印方向，因此喷嘴就可以同时在其列方向上喷射墨滴。因此，在列方向的喷墨控制与喷嘴所在列的方向与打印方向倾斜的情况相比更简单。另外，由于打印端(打印纸左边上的打印起始点)对齐，因此在打印过程中喷墨头的移动量便减小了。

在第六实施例喷嘴和墨池形成在一块衬底的情况下，可以改进喷墨头的可靠性以及元件的产量，因此便可以实现具有更高可生成性的喷墨头。进一步还可以避免喷嘴的静电充电。另外，因为喷嘴和墨室可以以高密度排列，因此就可以使高分辨率的喷墨头更紧凑，从而也降低了形成成本。

下面将描述一种喷墨头结构，该结构中，用于对墨室内的墨加压的压力产生装置通过衬底的薄膜部分设置在与喷嘴的开口相对的面上。(第七实施例)

图30为根据本发明的第七实施例沿与图4中的线B-B′垂直的线截取的喷墨头的截面图。

喷嘴700形成在衬底的一个面上并分别与墨室701相连通。墨室701由4个晶面指数为{111}的面704构成，并且有一个正方形的截面。墨室701通过供墨口(未显示)与墨池(未显示)相连。墨室701的底部与喷嘴700相对，为一薄膜706，它是腐蚀墨室701时的腐蚀残留物。薄膜706包括随高浓度的硼扩散的硅和氧化硅或氮化硅。因为这种薄膜706的形成通过粘合剂而没有必要进行特定的粘合步骤，因此可以减少制造步骤的数量，并且在压紧粘合剂部分时也不会对气泡的排放产生不利影响。

带有配线的压电元件707作为压力产生装置被安置在薄膜706内与墨室相对应的位置，墨箱(未显示)把墨提供给墨池。根据本发明的发明者通过给压力产生装置707施加电压所做的实验，可以确认，压力产生装置707的喷墨性能与用常规方法得到的性能类似。尽管在本实施例中，用压电元件作为压力产生装置，但是在薄膜中使用墨加热器作为压力产生装置可以获得类似的效果。

现在将参照图31a-31h对根据本发明的第七实施例形成喷墨头的方法进行描述，图31a-31h为各个制造步骤中喷墨头的截面图。

首先，在硅片1上的两个面上形成高浓度硼扩散层2，硅片1如图31a所示，它具有的晶向为[100](图31b)。这里所使用的硅片1厚度为300μm，每个高浓度硼扩散层2的厚度为10μm。

下一步，如图31c所示通过对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1上面，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。尽管在本实施例中把氧化硅膜用作抗腐蚀掩模，但是抗腐蚀掩模并不仅限于氧化硅膜，任何其他材料如氮化硅或金属形成的膜，只要能够耐硅的侵蚀液，都可以用作抗腐蚀掩模。这一点对于以后将描述到的实施例也是如此。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1并把限定喷嘴700和墨室701的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液对氧化硅膜3进行腐蚀，有选择性地去除抗蚀剂，结果就形成了如图31d所示的图形。在这种情况下，墨室701的图形为一与取向平面倾斜成45度角的细凹槽的形式。凹槽的宽度为1μm，凹槽图形的间距为11μm。细凹槽的结构并不局限于直凹槽，任何其他结构如图7所示的V型槽都可以使用，条件是腐蚀液可以通过这些凹槽进入硅片来腐蚀硅片的内部，使得硅片除了留下宽度为几个μm数量级的横梁外，其余部分都被挖空。此后，通过干腐蚀形成喷嘴700和用于形成墨室701的开口(图31e)。

下一步，如图31f所示，通过对硅进行各向异性湿法腐蚀在晶面{111}上形成墨室701。湿法腐蚀是在加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)中进行的。在各向异性湿法腐蚀结束时，每个宽度为10μm的横梁并列在墨室701上，彼此分隔1μm。

此后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图31g)，在H₂∶O₂=1∶1的气氛中，在温度为1100℃再次对硅片1进行热氧化3个小时(图31i)。可以把通过热氧化在硅片上新形成的热氧化膜填埋住墨室701上相邻横梁之间的空间(1μm)。

最后，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。(第八实施例)

图32为根据本发明的第八实施例沿与图3或4中的线B-B′垂直的线截取的喷墨头的截面图。喷嘴800形成在衬底的一个面上并分别与墨室801相连通。墨室801由4个晶向为[111]的面804构成，并且有一个正方形的截面。墨室801通过供墨口(未显示)与墨池(未显示)相连。在本实施例中，作为腐蚀阻止层的高浓度硼扩散层806被用作传输压力的薄膜。因为可以通过粘合剂形成这种薄膜而没有必要进行专门粘合，因此可以减少制造步骤的数量，并且在压紧粘合剂部分时也不会对气泡的排放产生不利影响。

带有配线的压电元件807作为压力产生装置被安置在高浓度硼扩散层806内与墨室相对应的位置，由墨箱(未显示)把墨提供给墨池。根据本发明的发明者通过给压力产生装置807施加电压所做的实验，可以确认，压力产生装置807的喷墨性能与用常规方法得到的性能类似。尽管在本实施例中，用压电元件作为压力产生装置，但是在薄膜中使用墨加热器作为压力产生装置可以获得类似的效果。

图33为一墨室的截面图，该墨室是图32所示第八实施例的变体。在图33所示的变型例中，高浓度硼扩散层806是通过多晶硅层808提供的。根据该变体的喷墨头的制造方法将参照图34a-34j进行描述，图34a-34j为各个制造步骤中喷墨头的截面图。

首先，如图34a所示在晶向为[100]在硅片1上的一个面上形成多晶硅层811(图34b)。这里所使用的硅片1厚度为300μm，多晶硅层811的厚度为15μm。

下一步，如图34c所示在硅片1的两个面上形成厚度都为10μm的高浓度硼扩散层2和812。如图34d所示对硅片1进行热氧化把氧化硅膜3形成在硅片1的整个表面上，氧化硅膜的厚度为2μm并且为抗腐蚀掩模。

下一步，在把抗蚀剂膜涂覆到硅片1、并把限定喷嘴800的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在硅片表面之后，利用缓冲的氢氟酸溶液通过腐蚀有选择地去除氧化硅膜3，结果就形成了如图34e所示的图形。

此后，通过干腐蚀形成喷嘴800(图34f)。在这种情况下，为了形成如图34i所示的墨室801，必须满足下面的公式：

            de+1/2·d·tan54.7°＞t-b其中d为喷嘴尺寸，de为开口的深度(不包括氧化硅膜/高浓度硼扩散层的总厚度)，通过该开口利用干腐蚀形成墨室，t为衬底的厚度，b为高浓度硼扩散层的总厚度。

在该实施例中，d=30μm,de=270μm。

下一步，如图34g所示，利用加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)对硅进行各向异性湿法腐蚀，可以获得一个晶向为[111]的晶面所包围的空间。在图34g中，该空间的底部达到多晶硅层811。进一步进行各向异性湿法腐蚀，由于多晶硅没有晶向，因此多晶硅层811被向横向腐蚀。对随横向腐蚀出现的突出进行有选择性地腐蚀(图34h)，最终出现晶向为[111]的平面(图34i)，结果就形成了所要求的多晶硅层808。

最后，用氢氟酸溶液去除氧化硅膜3(图34j)，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。

图35为一墨室的截面图，该墨室是图32所示第八实施例的另一个变体。在图35所示的变型中，高浓度硼扩散层806是通过SiO₂层809提供的。根据该变体的喷墨头的制造方法将参照图36a-36i进行描述，图36a-36j为各个制造步骤中喷墨头的截面图。

首先，图36a显示了具有晶向为[100]的晶面的SOI(绝缘体上的硅)晶片。SOI晶片包括：厚度为300μm的硅层821，厚度为10μm的硅层823以及位于硅层821与823之间的厚度为5μm的SiO₂层822。如图36b所示，在SOI晶片的两个面上形成厚度都为10μm的高浓度硼扩散层。

下一步，如图36c所示，把氮化硅膜4形成在SOI片的整个表面上，氮化硅膜的厚度为0.5μm并且为抗腐蚀掩模。在把抗蚀剂膜涂覆到SOI晶片上并把限定喷嘴800的抗蚀剂掩模图形通过光刻技术形成在SOI晶片表面上之后，利用干腐蚀有选择地去除氮化硅膜4，结果就形成了如图36d所示的图形。

此后，通过干腐蚀形成喷嘴800(图36e)。在这种情况下，为了形成如图36i所示的墨室801，必须满足下面的公式：

            de+1/2·d·tan54.7°＞t1-b其中d为喷嘴尺寸，de为开口的深度(不包括氧化硅膜/高浓度硼扩散层的总厚度)，通过该开口利用干腐蚀形成墨室，t1为喷嘴这一边的衬底的厚度，b为高浓度硼扩散层的总厚度。

在该实施例中，d=30μm,de=270μm。

下一步，如图36f所示，利用加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)对硅进行各向异性湿法腐蚀，可以获得一个晶向为[111]的晶面所包围的空间。在图36f中，该空间的底部达到SiO₂层822。把腐蚀液换为氢氟酸溶液进一步进行腐蚀，SiO₂层822被向横向腐蚀(图36g)。

在对墨室的底部区域进行了腐蚀之后，将腐蚀液再次更换为加热到100℃的乙(撑)二胺邻苯二酚水(EPW)，继续进行各向异性湿法腐蚀。对随横向腐蚀出现的突起进行有选择性地腐蚀(图36h)，最终出现晶向为[111]的平面(图36i)，结果就形成了所要求的多晶硅层808。

最后，用磷酸溶液去除氮化硅膜4(图36j)，把压电元件(未显示)安置在预定的位置并正确连线，再把硅片连接在墨箱(未显示)上就完成了喷墨头的形成。高浓度硼扩散层2为导电性的，因此当对喷嘴800继续擦拭等操作时就可以避免喷墨头的静电充电。

如前所述，根据第七和第八实施例，没有必要粘接盖板，并且喷墨头的可靠性以及元件的产量都得到了提高。另外，还可以避免喷嘴开口部分的静电充电。

Claims (82)

1．一种喷墨头，包括：

衬底；

多个喷墨嘴，形成在所述衬底中，用于喷射墨滴；

多个墨室，形成在所述衬底中，分别与所述喷墨嘴相连，在加压的所述墨室中充有墨；

多个墨池，分别通过分隔壁提供给所述多个墨室中每一个，用于为所述墨室供墨，与衬底的表面成一预定角度地形成所述分隔壁。

2．一种喷墨头，包括：

衬底；

多个喷墨嘴，形成在所述衬底中，用于喷射墨滴；

多个墨室，形成在所述衬底中，分别与所述喷墨嘴连通，加压的所述墨室中充有墨；

多个墨池，通过薄的分隔壁分别以相邻方式提供给多个所述墨室，用于为所述墨室供墨。

3．一种喷墨头，包括：

硅衬底；

多个喷嘴，形成在所述硅衬底中，与所述硅衬底的{100}面垂直；

多个墨室，设置在所述硅衬底中作为壁面，这些壁面包括所述硅衬底的{111}面，所述墨室分别与喷嘴相连，在加压的所述墨室中充有墨；

多个墨池，在所述硅衬底的包括{111}面的壁面中设置，用于为所述墨室供墨。

4．一种喷墨头，包括：

衬底；

多个喷嘴，垂直形成在所述衬底中；

多个墨室，设置在所述衬底中，分别与所述喷嘴连通，在加压的所述墨室中充有墨，每个所述墨室的截面朝所述喷嘴方向逐渐变窄；

多个墨池，分别通过分隔壁提供给多个所述墨室，用于向所述墨室供墨，所述墨池的截面变窄的方向与所述墨室变窄的方向相反。

5．如权利要求4所述的喷墨头，其中所述墨室部分为倒锥形。

6．如权利要求4所述的喷墨头，其中在所述墨室与所述墨池之间设置供墨口。

7．如权利要求4所述的喷墨头，其中把形成有多个供墨槽的盖板与所述衬底接合，所述供墨槽位于所述墨室与所述墨池之间。

8．如权利要求6或7所述的喷墨头，其中在位于墨室的与所述喷嘴相对的一侧设置压力产生装置，用于对所述墨室内的墨加压。

9．一种喷墨头，包括：

衬底；

多个喷嘴，垂直形成在所述衬底中；

多个墨室，形成在所述衬底中，分别与所述喷嘴连通，向所述加压的墨室中充入墨，每个所述墨室的截面向着所述喷嘴方向逐渐变窄；

多个墨池，设置在邻近墨室的位置，用于为所述墨室供墨，所述墨室与所述墨池的截面向着所述衬底的形成有喷嘴的那一面逐渐变窄。

10．如权利要求9所述的喷墨头，其中所述墨室部分为倒锥形。

11．如权利要求9所述的喷墨头，其中在所述墨室与所述墨池之间设置供墨口。

12．如权利要求9所述的喷墨头，其中把形成有多个供墨槽的盖板与所述衬底接合，所述供墨槽位于所述墨室与所述墨池之间。

13．如权利要求11或12所述的喷墨头，其中在墨室的与喷嘴相对的一侧设置压力产生装置，用于对墨室内的墨加压。

14．一种喷墨头，包括：

衬底；

多个喷嘴，垂直形成在所述衬底中；

多个墨室，形成在所述衬底中，分别与所述喷嘴连通，在加压的所述墨室中充有墨；

多个墨池，形成在邻近所述墨室的位置，用于为所述墨室供墨，所述墨室和所述墨池的壁面形成为与衬底基本垂直。

15．如权利要求14所述的喷墨头，其中所述喷嘴做成台阶状，使得其直径由所述墨室向所述喷嘴方向逐渐减小。

16．如权利要求14所述的喷墨头，其中在所述墨室与所述墨池之间设置供墨口。

17．如权利要求14所述的喷墨头，其中把形成有多个供墨槽的盖板与所述衬底接合，所述供墨槽位于所述墨室与所述墨池之间。

18．如权利要求16或17所述的喷墨头，其中在墨室的与所述喷嘴相对的那一面上设置压力产生装置，用于对所述墨室内的所述墨加压。

19．一种用于形成喷墨头的方法，包括以下步骤：

在硅衬底的一个面上形成高浓度杂质扩散层；

在所述硅衬底的这一个面上形成抗腐蚀掩模；

在所述硅衬底上形成用于腐蚀所述抗腐蚀掩模部分的开口部分，其中将形成墨室和墨池；

通过所述开口部分，对所述硅衬底进行各向异性腐蚀，形成所述墨室和所述墨池；

关闭所形成的所述墨室和所述墨池的开口部分。

20．如权利要求19所述的用于形成喷墨头的方法，其中形成所述开口部分以形成所述墨室和所述墨池的步骤包括形成周期性凹槽的步骤。

21．如权利要求20所述的用于形成喷墨头的方法，其中关闭所述墨室和所述墨池的开口部分的步骤包括对开口部分内残留的硅进行氧化的步骤。

22．如权利要求19所述的用于形成喷墨头的方法，其中通过各向异性腐蚀形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在所述墨室和所述墨池之间形成供墨口的步骤。

23．如权利要求19所述的用于形成喷墨头的方法，其中通过各向异性腐蚀形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在所述墨室和所述墨池之间形成供墨口的步骤，另外还包括步骤：把盖板与在所述墨室和所述墨池之间形成有所述供墨口的硅衬底接合。

24．如权利要求19所述的用于形成喷墨头的方法，其中关闭所述墨室和所述墨池的开口部分的步骤包括：把形成有供墨槽的盖板与所述硅衬底上的所述墨室与所述墨池之间的部分接合。

25．如权利要求23或24所述的用于形成喷墨头的方法，其中进一步包括：在所述墨室与所述喷嘴相对的侧面上形成压电元件，以对墨室内的墨施加喷射压力。

26．一种用于形成喷墨头的方法，包括以下步骤：

在硅衬底的两个面上形成高浓度杂质扩散层；

在所述硅衬底的这两个面上形成抗腐蚀掩模；

形成开口部分，用于在所述硅衬底一个面上的抗腐蚀掩模部分进行腐蚀，以打开所述喷嘴和墨池，和在所述硅衬底另一个面上的所述抗腐蚀掩模部分进行腐蚀，以形成墨室；

通过所述开口部分，对硅衬底进行各向异性腐蚀，形成所述墨室和所述墨池；

关闭这样形成的墨池的所述开口部分；

关闭这样形成的墨室的所述开口部分。

27．如权利要求26所述的用于形成喷墨头的方法，其中形成所述开口部分以形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在墨池的开口内形成周期性凹槽的步骤。

28．如权利要求27所述的用于形成喷墨头的方法，其中关闭所述墨室和所述墨池的开口部分的步骤包括对所述开口部分内残留的硅进行氧化的步骤。

29．如权利要求28所述的用于形成喷墨头的方法，其中通过各向异性腐蚀形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在所述墨室和所述墨池之间形成供墨口的步骤，另外还包括如下步骤：把盖板与在所述墨室和所述墨池之间形成有所述供墨口的硅衬底接合。

30．如权利要求28所述的用于形成喷墨头的方法，其中关闭所述墨室和所述墨池的开口部分的步骤包括：把形成有供墨槽的盖板与硅衬底上的所述墨室与所述墨池之间的部分接合。

31．如权利要求26所述的用于形成喷墨头的方法，其中通过各向异性腐蚀形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在所述墨室和所述墨池之间形成所述供墨口的步骤。

32．如权利要求31所述的用于形成喷墨头的方法，其中通过各向异性腐蚀形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在所述墨室和所述墨池之间形成所述供墨口的步骤，关闭所述墨室和所述墨池的开口部分的步骤包括对所述墨池开口部分内残留的硅进行氧化的步骤。

33．如权利要求26所述的用于形成喷墨头的方法，其中所述通过各向异性腐蚀形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在所述墨室和所述墨池之间形成供墨口的步骤，进一步还包括步骤：把盖板与在所述墨室与所述墨池之间形成有供墨口的所述硅衬底接合。

34．如权利要求26所述的用于形成喷墨头的方法，其中所述关闭所述墨室和所述墨池的开口部分的步骤包括：把所述墨室与所述墨池之间形成有供墨槽的盖板与所述硅衬底接合。

35．如权利要求30,32,33和34中任一项所述的用于形成喷墨头的方法，进一步包括：在所述墨室与所述喷嘴相对的侧面上形成压电元件，以对墨室内的墨施加喷射压力。

36．一种用于形成喷墨头的方法，包括以下步骤：

在硅衬底的两个面上形成抗腐蚀保护膜；

形成开口部分，用于在硅衬底这两个面上的抗腐蚀掩模部分进行腐蚀，以开出喷嘴和墨池；

通过所述开口部分，在所述硅衬底的与要形成喷嘴的表面相对的那一面上通过把所述硅衬底干腐蚀到一预定深度来形成所述墨室和所述墨池；

关闭这样所形成的所述墨室和所述墨池的开口部分。

37．如权利要求36所述的用于形成喷墨头的方法，进一步包括通过干腐蚀形成喷嘴的步骤，其中在形成所述墨室和所述墨池的步骤中，墨室的顶端有梯形部分。

38．如权利要求36所述的用于形成喷墨头的方法，其中形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在所述墨室和所述墨池之间形成供墨口的步骤，进一步还包括步骤：把盖板粘接到在所述墨室与所述墨池之间形成有供墨口的所述硅衬底上。

39．如权利要求36所述的用于形成喷墨头的方法，其中关闭所述墨室和所述墨池的开口部分的步骤包括把一盖板与所述硅衬底接合的步骤，所述盖板在与所述硅衬底上的所述墨室和所述墨池之间的部分相对应的部分中形成有供墨槽。

40．如权利要求38或39所述的用于形成喷墨头的方法，进一步包括：在所述墨室与所述喷嘴相对的侧面上形成压电元件，以对所述墨室内的所述墨施加喷射压力。

41．一种用于形成喷墨头的方法，包括以下步骤：

在硅衬底的一个面上形成高浓度杂质扩散层；

在所述高浓度杂质扩散层上形成抗腐蚀掩模；

形成开口部分，用于在硅衬底一个面上的抗腐蚀掩模部分内进行腐蚀，以形成所述墨室和所述墨池；

对硅衬底上要形成所述墨室的部分进行干腐蚀；

通过各向异性腐蚀形成所述墨室和所述墨池；

关闭所形成的所述墨室和所述墨池的开口部分。

42．如权利要求41所述的用于形成喷墨头的方法，其中形成开口部分以形成所述墨室和所述墨池的步骤包括形成周期性凹槽的步骤。

43．如权利要求42所述的用于形成喷墨头的方法，其中关闭所述墨室和所述墨池的所述开口部分的步骤包括对所述开口部分内残留的硅进行氧化的步骤。

44．如权利要求41所述的用于形成喷墨头的方法，其中通过各向异性腐蚀形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在所述墨室和所述墨池之间形成供墨口的步骤。

45．如权利要求41所述的用于形成喷墨头的方法，其中通过各向异性腐蚀形成所述墨室和所述墨池的步骤包括在所述墨室和所述墨池之间形成供墨口的步骤，进一步还包括步骤：把盖板与在所述墨室和所述墨池之间形成有供墨口的所述硅衬底接合。

46．如权利要求41所述的用于形成喷墨头的方法，其中关闭所述墨室和所述墨池的所述开口部分的步骤包括：把与所述硅衬底上所述墨室与所述墨池之间的部分相对应的形成有供墨槽的盖板与硅衬底接合。

47．如权利要求43,45和46任一项所述的用于形成喷墨头的方法，进一步包括：在所述墨室的与所述喷嘴相对的侧面上形成压电元件，以对墨室内的墨施加喷射压力。

48．一种喷墨头，包括：

多个喷嘴，以矩阵方式排列，矩阵的行与所述喷墨头的主扫描方向成一固定角度，列垂直于主扫描方向；

多个墨室，分别与所述喷嘴相对应，加压的墨室中有墨充入；

多个墨池，其中每一个都沿所述喷嘴所在的行提供，用于为墨室供墨；

供墨管，用于把墨室与相应的所述墨池相连；

多个压力产生装置，用于在所述墨室中产生压力；

其中至少所述墨室与所述墨池形成在一块晶片上，并且所述墨池较长的侧面与所述晶片的一个晶面一致。

49．如权利要求48所述的喷墨头，其中晶片为一具有与硅的{100}晶面相一致的面的硅衬底，所述墨池较长的所述侧面为硅的一个{111}晶面。

50．如权利要求49所述的喷墨头，其中每个所述墨室形成一个棱锥体，棱锥体具有硅的{111}晶面中朝向所述喷嘴的壁面，每个所述墨池较短侧面方向的壁面与所述墨室的所述壁面平行，并且成倒锥形。

51．如权利要求48所述的喷墨头，其中每个墨池的一个轴与主扫描方向倾斜的角度为：

θ=arcsin25.4/N/L

其中N是以dpi表示的所述喷墨头要求的分辨率，L是以微米表示的邻近所述墨池的较长侧面方向的喷嘴之间的距离。

52．如权利要求48所述的喷墨头，其中位于所述喷嘴行末端的所述喷嘴所在列的方向在与所述晶片的晶向所成倾斜角为

θ=arcsin25.4/N/L

的轴上。

53．如权利要求48所述的喷墨头，其中沿喷嘴行形成的所述墨池与公共墨池相连，所述公共墨池较长的侧面轴与主扫描方向倾斜角为

θ=arcsin25.4/N/L。

54．如权利要求48所述的喷墨头，其中所述喷墨头的外部结构由四个与晶片的晶向所成角为

θ=arcsin25.4/N/L

的面构建。

55．如权利要求48所述的喷墨头，其中所述喷墨头在执行打印时沿与构成外部结构的侧面平行或垂直的方向移动。

56．一种喷墨头，包括：

衬底；

多个喷嘴开口部分，位于所述衬底的一个面上，用于喷射墨滴；

多个墨室，位于所述衬底上，分别与所述喷嘴的各开口部分相连，加压的所述墨室中有墨充入；

压力产生装置，用于为所述墨室内的墨提供压力，每个压力产生装置通过所述衬底的减薄部分安置在所述衬底的另一个面上。

57．一种喷墨头，包括：

衬底；

多个喷嘴开口部分，位于所述衬底的一个面上，用于喷射墨滴；和

多个墨室，位于所述衬底上，分别与所述喷嘴的开口部分相连，所述墨室内的墨被施加了压力，所述衬底的减薄部分被留在所述墨室的底部；

58．一种喷墨头，包括：

衬底；

多个喷嘴开口部分，位于所述衬底的一个面上，并垂直于所述衬底延伸；

多个墨室，位于衬底上，分别与所述喷嘴的开口部分相连，所述墨室内的墨被施加了压力，各所述墨室的截面朝向所述喷嘴的开口部分逐渐变窄，它的底部被所述衬底的残留部分所覆盖。

59．一种喷墨头，包括：

硅衬底；

多个喷嘴开口部分，位于所述硅衬底的一个面上，沿垂直于所述衬底{100}面的晶向[100]延伸出去；

多个墨室，设置在作为包括{111}面的壁面的所述硅衬底上，与所述喷嘴的开口部分相连，所述墨室内的墨被施加了压力，每个所述墨室被位于所述硅衬底另一个面上的残留硅衬底所覆盖。

60．如权利要求59所述的喷墨头，进一步包括：多个墨池，它们通过为所述墨室供墨的供墨口与邻近的墨室相连。

61．一种喷墨头，包括：

硅衬底；

多个喷嘴开口部分，位于所述硅衬底的一个面上，从所述硅衬底的一个面垂直延伸进入硅衬底中；

多个墨室，位于所述硅衬底上，与所述喷嘴的开口部分相连，所述墨室内的墨被施加了压力，通过腐蚀，每个所述墨室的截面朝向所述喷嘴开口部分逐渐变窄，墨室的底部则被所述硅衬底的薄的腐蚀残留物所覆盖。

62．如权利要求61所述的喷墨头，其中所述薄的腐蚀残留物通过对槽状的硅进行氧化来形成。

63．如权利要求61所述的喷墨头，其中所述薄的腐蚀残留物由耐腐蚀的高浓度杂质扩散层所形成。

64．如权利要求61所述的喷墨头，进一步包括：多个墨池，它们通过为所述墨室供墨的供墨口与邻近的一个墨室相连。

65．一种喷墨头，包括：

硅衬底；

多晶硅薄膜，形成在所述硅衬底的一个表面上；

多个喷嘴开口部分，位于所述硅衬底的另一个面上，从所述硅衬底的该另一个面垂直延伸进入硅衬底中；

多个墨室，位于所述硅衬底上，与所述喷嘴开口部分相连，所述墨室内的墨被施加了压力，通过腐蚀，每个所述墨室的截面朝向所述喷嘴开口部分逐渐变窄，墨室的底部则被所述多晶硅薄膜的薄的腐蚀残留物所覆盖。

66．如权利要求65所述的喷墨头，进一步包括：多个墨池，它们通过为所述墨室供墨的多个供墨口分别与邻近的墨室相连。

67．一种喷墨头，包括：

硅衬底；

硅膜或多晶硅薄膜，通过氧化硅膜形成在所述硅衬底的一个表面上；

多个喷嘴开口部分，位于所述硅衬底的另一个面上，从所述硅衬底的所述另一个面垂直延伸进入硅衬底中；

多个墨室，位于所述硅衬底上，与所述喷嘴的开口部分相连，所述墨室内的墨被施加了压力，通过腐蚀，每个墨室的截面朝向喷嘴开口部分逐渐变窄，所述墨室的底部则被所述硅膜或所述多晶硅薄膜的薄的腐蚀残留物所覆盖。

68．如权利要求67所述的喷墨头，进一步包括：多个墨池，它们通过多个供墨口分别与邻近的墨室相连，以向所述墨室供墨。

69．用于形成喷墨头的方法，包括以下步骤：

在硅衬底的一个面上形成高浓度杂质扩散层；

在所述硅衬底的所述一个面上形成抗腐蚀掩模；

形成开口部分，用于对所述硅衬底所述一个面上的抗腐蚀掩模上将形成多个墨室的位置进行腐蚀；

通过各向异性腐蚀在所述衬底的一个面上形成墨室；

关闭所述墨室的所述开口部分。

70．如权利要求69所述的喷墨头，其中形成开口部分以形成墨室步骤包括形成周期性凹槽的步骤。

71．如权利要求70所述的喷墨头，其中关闭所述墨室的所述开口部分的步骤包括对所述开口部分内残留的硅进行氧化的步骤。

72．如权利要求69所述的喷墨头，其中所述硅衬底表面的晶向是[100]，执行各向异性腐蚀的步骤，以便各个所述墨室壁面的晶向为[111]。

73．如权利要求69所述的喷墨头，其中所述高浓度杂质扩散层为高浓度硼扩散层。

74．一种用于形成喷墨头的方法，包括以下步骤：

在硅衬底的一个面上形成高浓度杂质扩散层；

在所述硅衬底的这个面上形成抗腐蚀掩模；

形成开口部分，用于对硅衬底另一个面上要形成多个墨室的部分进行腐蚀，开口要形成的足够深以便通过干腐蚀在所述硅衬底中形成墨室；

利用各向异性腐蚀通过所述喷嘴开口部分形成墨室以便所述高浓度杂质扩散层被留在硅衬底的另一个面上。

75．如权利要求74所述的喷墨头，其中所述硅衬底表面的晶向是[100]，执行各向异性腐蚀的步骤以便各个所述墨室壁面的晶向为[111]。

76．如权利要求74所述的喷墨头，其中所述高浓度杂质扩散层为高浓度硼扩散层。

77．一种用于形成喷墨头的方法，包括以下步骤：

在硅衬底的一个面上形成多晶硅膜；

在所述多晶硅膜上形成高浓度杂质扩散层；

在所述硅衬底的另一个面上形成开口部分，开口要形成的足够深以便通过干腐蚀在所述硅衬底中形成墨室；和

利用各向异性腐蚀通过所述喷嘴开口部分形成所述墨室，以便高浓度杂质扩散层留在所述硅衬底的另一个面上。

78．如权利要求77所述的喷墨头，其中所述硅衬底表面的晶向是[100]，执行各向异性腐蚀的步骤以便各个所述墨室壁面的晶向为[111]。

79．如权利要求77所述的喷墨头，其中所述高浓度杂质扩散层为高浓度硼扩散层。

80．一种用于形成喷墨头的方法，包括以下步骤：

通过氧化硅膜在硅衬底的一个面上形成硅膜或多晶硅膜；

在所述多晶硅膜上或所述硅衬底的另一个面上形成高浓度杂质扩散层；

在所述硅衬底的另一个面上形成喷嘴开口部分，所述开口要形成的足够深以便通过干腐蚀在所述硅衬底中形成墨室；

利用各向异性腐蚀通过所述喷嘴开口部分形成墨室，以便所述硅膜或所述多晶硅膜上的高浓度杂质扩散层被留在硅衬底的所述一个面上。

81．如权利要求80所述的喷墨头的制造方法，其中所述硅衬底表面的晶向是[100]，执行各向异性腐蚀的步骤以便各个所述墨室壁面的晶向为[111]。

82．如权利要求80所述的喷墨头的制造方法，其中所述高浓度杂质扩散层为高浓度硼扩散层。

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