用於蝕刻的犧牲基底的製作方法

2024-03-04 08:45:15

專利名稱：用於蝕刻的犧牲基底的製作方法
技術領域：
本發明涉及矽基底工藝。
背景技術：
微機電系統(MEMS)典型地具有使用傳統半導體工藝技術在半導體基底內形成的機械結構。MEMS可以包括單結構或多結構。MEMS具有電元件，其中電信號啟動各個電元件或通過在MEMS內的各個結構的啟動而產生。
使用各種工藝技術形成MEMS。這些工藝技術可以包括層形成，例如沉積和接合；和層更改，例如雷射切除、衝孔和切割。基於在主體中形成的希望的路徑、凹形和孔的幾何形狀以及主體的材料而選擇所使用的技術。
MEMS的一個實施例包括具有在其內形成的腔的主體並且在主體的外表面上形成的壓電驅動器。壓電驅動器包括例如陶瓷的壓電材料層和例如電極的傳輸電壓的元件。壓電驅動器的電極可以或者橫跨壓電材料施加電壓或者傳輸當壓電材料變形時產生的電壓。
一種具有壓電驅動器的MEMS的類型是微流體噴射裝置。驅動器可以包括可以由電極驅動的驅動器，引起壓電材料向裝置的腔變形。該變形的驅動器對腔施壓，引起在腔中的流體排出，例如通過噴嘴。包括驅動器、腔和噴嘴的結構元件可以影響有多少流體噴出。在具有多結構的MEMS中，對於整個MEMS上的每個結構形成均勻尺寸的元件可以改善MEMS的性能的均勻性，例如噴出的流體量的均勻性。當試圖加工各個結構以具有MEMS中的其它結構的幾微米之內的度量時，形成均勻結構可以具有挑戰性。

發明內容
通常，本發明的一個方面描述了一種蝕刻矽基底的方法。所述方法包括將第一矽基底接合到犧牲矽基底。蝕刻第一矽基底。在第一矽基底和犧牲矽基底的界面上施加壓力從而引起第一矽基底與犧牲矽基底分離。
所述方法的實施可以包括一或多個以下的特徵。所述接合可以包括在第一矽基底和犧牲矽基底之間產生範德瓦耳斯(Van der Waals)鍵並且可以在室溫下進行。蝕刻可以是深反應離子蝕刻並且可以蝕刻入犧牲基底。在第一矽基底和犧牲矽基底的界面施加壓力可以包括在界面處對具有尖銳邊緣的構件施加壓力，例如直至第一矽基底完全從犧牲基底分離。第一矽基底和犧牲矽基底可以分別包括相對的平表面和薄邊，並且在界面處施加壓力可以包括平行於平表面施加壓力。
在另一方面，本發明描述了分離兩個接合的基底的設備。所述設備包括基底夾持構件和一或多個分離構件。一機構連接到至少一分離構件，其中機構將分離構件在朝向由基底夾持構件所夾持的基底的中心方向平移。
所述設備的實施可以包括一或多個以下的特徵。分離構件可以包括薄邊部，例如金屬刀片。基底夾持機構在向上和向下方向上可驅動。所述機構可以包括電動機。所述設備可以包括探測由一或多個分離構件施加的壓力的傳感器。所述設備可以包括配置為根據從所述傳感器接收的信號而移動至少一分離構件的控制器。所述設備可以包括配置為當壓力超過閾值時停止至少一分離構件的向內運動的控制器。所述設備可以具有二、四、六、八或更多個分離構件。分離構件可以在所述夾持構件周圍以等間隔角分開。所述機構可以避免一或多個分離構件平移超過預定位置。
熔接基底在處理期間可以提供對於模塊基底的支撐。如果矽基底不被退火，熔接可以提供穩定的、然而是臨時的接合。犧牲基底可以使得可以通過基底從一個表面蝕刻而不在基底的相對表面形成底切(undercut)。犧牲基底可以避免化學物質從在基底內形成的開口內通過，例如，基底可以避免基底的一側上的冷卻劑進入蝕刻腔。當蝕刻的一部分完成時，並且另一部分未完成時，犧牲基底避免在完成的區域內出現過度蝕刻。犧牲基底還可以避免在處理期間不希望的碎片進入被蝕刻的基底的孔或凹形。
機械分離裝置可以分離熔接的基底而無需人工進行單調乏味的工藝。通過在裝置中包括傳感器，在分離期間可以將合適水平的壓力施加到基底而沒有損壞基底的風險。
下面附圖和下面的描述中闡述了本發明的一或更多的實施例的細節。從描述、圖和權利要求中顯見本發明的其它特徵、目標和優點。


圖1是微滴噴射MEMS裝置的截面圖。
圖2是微滴噴射MEMS裝置的三個電極的俯視圖。
圖3示出了矽基底。
圖4是部分蝕刻的矽基底的截面圖。
圖5是接合到犧牲基底的部分蝕刻的矽基底的截面圖。
圖6是具有構圖的光致抗蝕劑和氧化物層的部分蝕刻矽基底的截面圖。
圖7是具有構圖的光致抗蝕劑和氧化物層的部分蝕刻矽基底的截面圖。
圖8是在通孔完成之後矽基底的截面圖。
圖9是在泵室形成之後矽基底的截面圖。
圖10示出了去除了犧牲基底的蝕刻的基底。
圖11示出了分離接合的基底的機械裝置的示意圖。
圖12是分離接合的基底的機械裝置的截面圖。
圖13示出了接合到第二犧牲基底的蝕刻的基底。
圖14示出了在具有用於形成噴嘴層的裝置層的絕緣體上矽基底。
圖15示出在各向異性蝕刻之後絕緣體上矽基底。
圖16示出了各向異性蝕刻之後在絕緣體上矽基底的俯視圖。
圖17是接合於兩個絕緣體上矽基底的蝕刻的基底的截面圖。
圖18是具有暴露的膜層和暴露的噴嘴層的蝕刻的基底的截面圖。
圖19示出了具有蝕刻的特徵的單片矽基底。
圖20是具有噴嘴開口的噴嘴層的截面圖。
圖21示出了接合到處理層的壓電層。
圖22示出了薄化之後的壓電層。
圖23示出了形成底面切口和導電層之後的壓電層。
圖24是形成額外切口之後的壓電層的仰視圖。
圖25是具有形成於其內的對準切口的壓電層的截面圖。
圖26是具有形成於其內的對準槽的處理層的截面圖。
圖27是形成對準切口和槽之後的處理層的俯視圖。
圖28是在其上形成接合層之後壓電層的截面圖。
圖29示出了接合在一起的模塊基底和壓電層。
圖30示出了去除處理層之後的組件。
圖31示出了形成上導電層之後的組件。
圖32是在壓電島上形成的三個電極的俯視圖。
圖33A、33B、33C和33D示出了在基底上管芯的位置和在管芯周圍將管芯與基底分離的馬路(street)和劃片切口的示意圖。
圖34是形成模塊基底的流程圖。
圖35示出了描述形成壓電島和完成MEMS工藝的流程圖。
圖36A、36B、和36C示出了具有一或多個結構的管芯。
圖37是噴嘴開口的仰視圖。
圖38示出了一管芯實例的透視圖。
在各圖中相似的符號指示相似的元件。
具體實施例方式
具有單片結構和精確地形成的元件的MEMS可以使用各種技術形成。元件的精確度可以導致包括在MEMS中的各結構的一致的性能。各種MEMS可以使用相同或相似的技術形成。下面描述了一種類型的MEMS即印刷設備。但是，用於形成印刷設備的技術可以應用於形成許多其它的MEMS結構，例如噴流器、傳感器、擴音器、光調製器和其它這樣的裝置。
多噴結構可以在單列印頭管芯內形成。在製造期間，多管芯可以在單晶片上同時形成。在下面單獨許多圖中，為簡單起見僅描述了一噴射結構。
參考圖1，即模塊100中單噴射結構的流道的截面，墨水通過供給路徑112進入模塊100，並且通過上升段108至阻抗特徵114和泵室116。墨水在泵室116中通過驅動器122加壓並且通過下降段118引導至噴嘴開口120，從噴嘴開口120噴射液滴。
流道特徵在模塊主體124內界定。模塊主體124包括基部、噴嘴部和膜。基部包括矽的基層(基矽層136)。基部界定供給路徑112的特徵、上升段108、阻抗特徵114、泵室116和下降段118。噴嘴部由矽層形成(噴嘴矽層132)。噴嘴矽層132熔接(虛線)到基部的基矽層136並且界定將墨水從下降段118引導至噴嘴開口120的錐形壁134。膜包括在與噴嘴矽層132相對側上熔接到基矽層136的膜矽層142。
驅動器122包括壓電層140。在壓電層140下面的導電層可以形成第一電極，例如地電極152。在壓電層140上的上導電層可以形成第二電極，例如驅動電極156。環繞連接150可以將地電極152連接至在壓電層140上表面上的地觸點154。電極斷路160電隔離地電極152和驅動電極156。金屬化的壓電層140可以通過粘貼層146接合至矽膜142。粘貼層可以包括粘合劑，例如樹脂，例如聚合的苯並環丁烯(BCB)。
金屬化的壓電層140可以被切開從而在泵室上方界定有源壓電區或島。金屬化的壓電層140可以被切開從而提供隔離的區148。在隔離區148中，壓電材料可以從下降段118上方的區被去除。該隔離區148可以分離在噴嘴陣列的任一側上的驅動器陣列。
柔性電路(未示出)可以被固定到驅動器122的背面，用於傳遞控制噴墨的驅動信號。
模塊100通常是矩形固體。在一實施例中，模塊100為30至70mm之間長、4至12mm之間寬並且400至1000微米厚。如下所述，模塊的尺寸例如在其中蝕刻了流道的半導體基底內可以變化。例如，模塊的寬度和長度可以是10cm或更大。
單片體的厚度均勻性在印刷設備中多模塊的單片體之中可以高。例如，對於在整個6英寸拋光矽基底上形成的單片體，單片體的厚度均勻性可以是例如大約±1微米或更小。結果，蝕刻到基底中的流道特徵的尺寸均勻性基本不由於主體的厚度變化而惡化。
參考圖2，即俯視圖示出了對應於相鄰流道的一系列上電極156。各流道可以具有通過窄電極部170連接到驅動電極觸點162的上電極156，對驅動電極觸點162製造傳遞驅動脈衝的電連接。窄電極部170可以位於阻抗特徵114的上方，並且可以減小穿過無需被啟動的驅動器122的部分的電流損耗。
模塊製造通過在基部和噴嘴部蝕刻流道特徵而製造模塊主體124。膜層、基部和噴嘴部接合在一起從而形成模塊主體。然後驅動器貼附到模塊主體。
參考圖3，在基矽層136中的流道特徵形成於矽基底200內。提供矽基底200具有前側210和背側215(步驟805，圖34)。
矽基底200可以具有大約600微米的總厚度。基底可以在前側210和背側215上分別具有熱氧化物層203、208，各自的厚度為大約1微米。基底200可以在硫酸/過氧化氫的槽中劇烈清洗(piranha cleaned)，從而從基底200去除有機物。矽層可以是具有平行於前側和背側210、215的(100)面的單晶矽。
參考圖4，通過被構圖以形成掩模的光致抗蝕劑的蝕刻，可以處理基底200從而形成對應於下降段118和供給路徑112的部分(步驟810，圖34)。為了準備光致抗蝕劑的基底200，基底可以放置於六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane HMDS)煙中而對用於光致抗蝕劑的氧化物施加底層。正光致抗蝕劑225旋塗在基底200的前側210上。光致抗蝕劑可以被軟烘烤，並且使用Karl Suss掩模對準器通過鉻掩模而被曝光。可以顯影光致抗蝕劑從而形成界定下降段118和供給路徑112的位置的掩模。
接著，蝕刻基底200。可以通過感應耦合等離子體蝕刻(ICP RIE)去除氧化物層203。隨後蝕刻矽層。蝕刻工藝的實例是通過深反應離子蝕刻的各向同性幹法蝕刻，它利用等離子體選擇性地蝕刻矽從而形成具有基本垂直的側壁的特徵。在Laermor等的U.S.5,501,893中討論了作為已知的Bosch工藝的反應離子蝕刻技術，其全部內容引入於此作為參考。深矽反應離子蝕刻裝備可以來自Surface Technology Systems，Redwood City、CA；Alcatel，Plano，Texas；或Unaxis，Switzerland，並且反應離子蝕刻可以由包括Innovative MicroTechnology，Santa Barbara，CA的蝕刻銷售商進行。深反應離子蝕刻由於其切割基本一致直徑的深特徵的能力而被採用。蝕刻在真空室中用等離子體或例如SF6和C4F8的氣體進行。在一實施例中，基底的背面被冷卻。在蝕刻處理期間產生的熱量可以引起缺陷。例如氦的冷卻劑可以用於冷卻基底。矽基底和冷卻劑之間的金屬層可以有效地將由蝕刻工藝所產生的熱量傳導至冷卻劑，並且避免冷卻劑逸入真空室並且破壞真空。
可以使用Bosch工藝深反應離子蝕刻(DRIE)來蝕刻矽基底200，從而界定下降段118和供給路徑112的前側半。矽被蝕刻到大約300微米的深度。可以從基底200剝離保護層，並且基底200可以被劇烈清洗和RCA清洗。
參考圖5，矽基底200接合到犧牲基底240，使用例如真空接合器(步驟815，圖34)。矽基底200的前側210可以接合到犧牲基底240。犧牲基底240可以是矽基底。可選地，在接合之前，可以從基底剝離任何氧化物層。矽基底200和犧牲基底240可以被熔接，或矽到矽接合在一起。接合在室溫附近下進行，從而避免基底200、240永久地接合在一起。
當使得兩個平坦、高度拋光的清潔矽表面在一起而在兩個矽層之間沒有中間層時，可以產生在兩個矽表面之間產生範德瓦耳斯鍵的熔接。熔接還可以產生在氧化矽和矽之間。為了準備用於熔接德兩個元件，清洗矽基底200和犧牲基底240，例如通過反RCA清洗。在一實施例中，RCA清洗是逆RCA清洗，即包括去離子水、鹽酸和過氧化氫的混合物的RCA2清洗，隨後在去離子水、氫氧化胺和過氧化氫浴中的RCA1清洗。可選地，可以用稀釋的氫氟酸蝕刻(BOE)去除矽基底200和犧牲基底240上的任何氧化物。隨後使得矽基底200和犧牲基底240在一起。兩個基底被接合在一起，使得基底可以被分離，如下所述。當期望臨時接合時不進行退火。
參考圖6，例如正光致抗蝕劑的光致抗蝕劑234可以使用上述方法旋塗在氧化物層203的背側。光致抗蝕劑234可以被構圖從而界定泵室116和泵室116內阻抗特徵114的位置。例如使用等離子體蝕刻基底，從而去除氧化物層203被曝光的部分，而不蝕刻矽基底200。
參考圖7，剝離光致抗蝕劑234並且新的光致抗蝕劑層238旋塗在基底的背側。構圖新光致抗蝕劑層238從而界定下降段118和上升段108的位置。如同在下面的圖中所示出的，構圖多層光致抗蝕劑和蝕刻可以用作產生多級特徵。
參考圖8，矽基底200的背側215被蝕刻，例如通過DRIE，從而形成下降段118的背側部和上升段108的背側部(步驟820，圖34)。犧牲基底240的作用是當矽基底200的背側215被蝕刻時可以被蝕刻入的層。另外，犧牲基底可以避免底切的形成，底切可以產生在蝕刻的兩種不同材料的接合部。犧牲矽基底240還密封矽基底200從而避免DRIE設備的冷卻劑透過上升段或下降段並且進入DRIE處理室。在蝕刻下降段118和上升段108的背側部之後，剝離光致抗蝕劑238。
參考圖9，使用預先構圖的二氧化矽層203作為掩模，蝕刻矽基底200從而形成泵室116和阻抗元件114。在基底200的周邊可以蝕刻基準(未顯示)。
參考圖10，從矽基底200去除犧牲基底240(步驟825，圖34)。熔接在一起但是未被退火的矽基底可以通過輕柔地在兩個基底之間楔入分離構件而被分離。範德瓦耳斯鍵弱到足以被打破而不損傷基底，尤其是如果足夠慢地進行分離。
參考圖11和12，機械裝置600可以將犧牲基底240從矽基底200分離。裝置600可以包括可以向上和向下驅動的基底支撐610。一或多個分離器單元630，例如四、六、八或更多分離器單元，可以用於分離基底。如果裝置包括兩個或更多個分離器單元630，所述單元可以在基底支撐610周圍以相等的間隔角隔開。分離器單元630可以包括分離構件620，例如刀刃形凸起。分離構件620可以具有足夠薄的邊使得當分離構件620對兩個基底之間的界面施加壓力時，分離構件620強迫兩個基底分開並且可以進入兩個基底之間。分離構件620由當施加足以分離兩個基底的壓力時不破損的足夠剛硬的材料製成。分離構件620可以具有基本均勻的厚度或可以逐漸變為薄邊。在一實施例中，分離構件620由具有尖銳先導邊的金屬薄刀刃，例如剃鬚刀片形成。
各個分離器單元630可以包括夾持構件，例如夾鉗，用於固定分離構件620。分離器單元630對於垂直於基底支撐610的表面的中心軸，可以獨立地在向內和向外方向徑向運動。各個分離器單元630可以由沿支撐軌640驅動分離器單元的電動機650驅動。各個分離器單元630還可以容納用於測量由分離構件620所施加的壓力德傳感器。各個電動機650和傳感器可以連接到控制器660，例如編程的計算機。
為了分離兩個基底，控制器660引起電動機650向內移動分離器單元630。基底組件具有主面680和薄側670。分離器單元630在垂直於接合的基底的薄側670並且平行於主面680的方向上運動。移動分離器單元630直至傳感器探測到施加的壓力超過閾值壓力。當傳感器探測到閾值壓力時，傳感器可以指示電動機650停止分離器單元630向內的運動。當兩個基底200、240開始相互拉開時，由分離器施加的壓力將下降。當傳感器探測到壓力下降到閾值壓力以下時，控制器660可以指示電動機650再次向內移動分離器單元630，直至再次探測到閾值壓力或直至分離器單元630向內移動到其最遠的位置。對於具有多個分離器單元630的裝置，分離器單元630可以連續地或一起同時移動。
在操作中，兩個接合的基底放置在基底支撐610上。基底支撐610可以在升高的位置上。分離器單元630向基底移動。分離器單元630可以在向上或向下的方向上開動，或者基底支撐610可以在向上或向下的方向上驅動，直至分離構件620與兩個基底之間的界面對準。分離器單元630向內移動直至探測到閾值壓力。如果探測到的壓力等於或超過閾值壓力，則停止分離器單元630的向內運動。當基底開始分離並且壓力下降到閾值之下時，分離構件620再次被向內驅動直至壓力達到閾值壓力。如果基底支撐610阻礙分離器單元630的向內的過程，則可以降低基底610。該工藝持續到基底完全相互分離為止。
當分離器單元630的連續向內運動不產生探測壓力的上升時，分離器可以探測到兩個基底分離。在一些實施例中，可以避免分離單元630向內運動超過預定的位置。在一實施例中，基底200、240在分離期間不接觸基底支撐610。當下基底200與上基底240分離並且落在基底支撐610上時，探測器可以探測到基底200、240完全分離。在一實施例中，基底支撐610包括真空卡盤和探測基底200是否與基底支撐610接觸的壓力傳感器。在該實施例中，基底支撐610可以具有當基底200覆蓋開口時被密封的開口。壓力的變化可以指示基底正在覆蓋開口。可替代地，例如槓桿、或照相機的裝置可以探測基底的分離。在一實施例中，可以限制分離器單元向內運動超過預定點。
當基底200、240分離時，該過程可以使用紅外照相機監測。紅外照相機可以展現基底200、240的接合區的邊緣。如果在各個分離器單元未以恆定的速率進行分離，則可以調整一或多個分離器單元630的速率。
可以清洗矽基底200並且可以剝離背側氧化物層203。可以再次清洗矽基底200。
參考圖13，背側犧牲基底241可以接合到矽基底200的背側215(步驟830，圖34)。基底200的前側210被暴露從而允許接合和並形成噴嘴矽層132。
參考圖14，噴嘴層可以在絕緣體上矽(SOI)基底300上製備(步驟835，圖34)。絕緣層302可以是氧化物或氮化物。可替代地，噴嘴可以在DSP晶片100晶面上形成。噴嘴層132可以被薄化至希望的厚度。一或多個研磨和/或蝕刻步驟，例如體研磨步驟，可以用於實現希望的噴嘴層厚度。在一實施例中，噴嘴層132被儘可能地研磨從而實現希望的厚度，因為研磨可以精確地控制厚度。厚度可以在1至100微米之間，例如在20和80微米之間，例如在30至70微米之間。可選地，可以使用噴嘴層132的被暴露的表面的最終拋光以降低表面粗糙度。如上所述，表面粗糙度是實現矽到矽接合的因素。拋光步驟可以引入厚度的不確定性並且典型地不用於實現希望的厚度。
參考圖15和16，在矽噴嘴層132上可以生長氧化物層從而形成背側氧化物層330。絕緣層302和處理層310與背側氧化物層330在噴嘴層132的對側上。光致抗蝕劑可以形成於背側氧化物330上，例如通過旋塗光致抗蝕劑。可以構圖光致抗蝕劑從而界定噴嘴的位置。噴嘴的位置可以通過在背側氧化物330內產生開口而界定。
噴嘴層132使用各向異性蝕刻，例如溼法蝕刻技術(步驟840，圖34)而被蝕刻。蝕刻界定在矽噴嘴層132內的凹形366。凹形可以具有倒錐形體形，或可以是帶基座的中空錐形體形平截頭體，凹形表面357平行於基座並且傾斜或與壁134成錐度。錐形壁134在具有長度360的邊緣與凹形表面357相遇。凹形366可以蝕刻通過到絕緣層302。可替代地，凹形366可以僅部分通過噴嘴側132而延伸。如果凹形366不蝕刻通過到絕緣層302，通過控制蝕刻時間和速率可以實現基本一致的凹形深度。使用氫氧化鉀(KOH)的溼法蝕刻具有取決於溫度的蝕刻速率。凹形366可以為大約1至大約100微米深，例如大約3至50微米深。凹形366的深度可以至少部分取決於矽噴嘴層132的厚度。
參考圖17，SOI 300、矽基底200和SOI 400接合在一起(步驟845，圖34)。從矽基底200去除犧牲矽基底241(步驟850，圖34)。可以在SOI 300接合到矽基底200之前或之後去除犧牲矽基底241。在接合之前，對準SOI300和矽基底200使得下降段118與具有錐形壁134的凹形366流體連接。
絕緣體上矽基底400(SOI 400)接合到矽基底200的背側(步驟855，圖34)。SOI 400包括膜矽層142，埋藏氧化物層402和處理層406。在接合步驟之前，膜矽層142可以被薄化，例如通過研磨或拋光，從而實現希望的厚度。矽膜層142可以為大約1至50微米之間厚，例如在大約10和25微米之間厚。在SOI 300、矽基底200和SOI 400的暴露的表面上的氧化物都可以被去除，例如用例如BOE的氧化物蝕刻。使SOI 400與矽基底200的背側接觸。實現熔接。三個基底通過退火接合在一起從而使得熔接是永久的。
退火可以在大約1050℃～1100℃下進行。熔接的優點是在矽基底200和SOI基底300和400之間沒有形成額外的層。在熔接後，兩個矽層變為一整體層，使得當接合完成後在兩層之間事實上沒有輪廓。因此，接合的組件可以在組件內部基本沒有氧化物層。組件可以基本由矽形成。其它方法，例如疏水基底處理，可以用於製備用於矽到矽接合的基底。
參考圖18，在熔接之後，研磨處理層306和406從而去除厚度的一部分(步驟860，圖34)。可以使用蝕刻從而完成處理層306的去除。也可以通過例如蝕刻而去除氧化物層302和402。
參考圖19，如果凹形366不完全延伸通過噴嘴層，那麼可以蝕刻噴嘴矽層132的前側從而完成噴嘴。光致抗蝕劑可以被施加到噴嘴矽層132的前側並且被構圖從而界定噴嘴開口120的位置。開口可以是圓形或矩形。也可以採用其它的開口幾何形狀，例如具有5或多個邊的5角形。噴嘴矽層132在對應於凹形366的位置上被蝕刻，使得噴嘴具有導向基本直壁的出口的錐形入口(步驟865，圖34)。噴嘴矽層132可以被DRIE蝕刻從而形成噴嘴開口120。噴嘴開口120可以是大約5至40微米的直徑，例如大約25微米的直徑。馬路(下面進一步描述)可以在此時被蝕刻入噴嘴矽層132(步驟870，圖34)。噴嘴開口120的直徑377可以大到足以與凹形366的錐形壁134交叉。噴嘴凹形366形成噴嘴入口。
參考圖20，在一實施例中，噴嘴層的側截面圖示出了與噴嘴開口120的垂直壁交叉的錐形壁134。噴嘴開口120的直徑足夠大使得錐形壁134不一直延伸到噴嘴矽層132的前側表面。
矽基底200現在是模塊主體124。可以剝離任何光致抗蝕劑，完成模塊主體124。然後可以烘烤模塊主體124，例如在大約1100℃下烘烤大約4小時，從而去除任何聚合物或有機物。
驅動器製造參考圖21和35，提供了壓電層500，壓電層500是預燒結的壓電材料塊(步驟905)。壓電材料可以是鋯鈦酸鉛(PZT)，儘管也可以使用其它壓電材料。在一實施例中，PZT具有大約7.5g/cm3或更大的密度，例如大約8g/cm3。d31係數可以是大約200或更大。可以使用來自SumitomoPiezoelectric Materials，Japan的H5C和H5D作為HIPS處理的壓電材料。H5C材料展示了大約8.05g/cm3的表觀密度和大約210的d31。H5D材料展示了大約8.15g/cm3的表觀密度和大約300的d31。基底典型地為1cm厚並且可以被鋸為希望的厚度。壓電材料可以通過包括壓制、流延、生片、溶膠凝膠或沉積的技術而形成。在Piezoelectric，Ceramics，B.Jaffe，Academic PressLimited，1971中討論了壓電材料的製造，其全文引入於此作為參考。包括熱壓的形成方法在258-9頁中描述。也可以使用例如可以從TRS Ceramics，Philadelphia，PA獲得的鈮酸鉛鎂(PMN)的單晶壓電材料。體PZT材料可以比濺射、絲網印刷或溶膠凝膠形成的PZT材料具有更高的d係數、介電常數、耦合係數、剛度和密度。
可以通過使用涉及接合到主體之前燒制材料的技術在壓電材料中建立這些特性。例如，由自身(與在支撐上相對)成型並燒制的壓電材料具有可以使用高壓將材料壓入模具(加熱或不加熱)的優點。另外，通常需要較少的添加劑，例如流動活性劑(flow agent)和粘接劑。在燒制工藝中可以使用較高的溫度，例如1200～1300℃，允許更好的陳化和晶粒生長。與通過溶膠凝膠或濺射技術形成的壓電層不同，在體壓電材料中的晶粒可以具有大約2至4微米的寬度。可以使用燒制氣氛(例如富鉛的氣氛)以減少PbO(由於高溫)從陶瓷中的損失。可以具有PbO損失或其它惡化的成型部的外表面可以被切除和棄置。材料還可以通過熱等靜壓(HIP)成型而被加工，在加工期間陶瓷經歷高壓。在燒制期間或壓電材料塊的塊被燒制之後可以進行熱等靜壓工藝，並且熱等靜壓工藝用於增加密度、減小孔隙並且增加壓電常數。熱等靜壓工藝可以在氧或氧/氬氣氛中進行。
壓電材料的起始層可以為大約100至400微米之間，例如在約250和約300微米之間厚。壓電材料具有底表面504和上表面，其中底表面504將最終是最接近模塊主體124的表面。
壓電層500接合到處理層502(步驟910，圖35)。處理層502可以由用於形成主體200的相同的材料形成。處理層502可以包括矽。處理層502提供固定和運輸壓電層500的層使得壓電層500在處理期間不損壞。處理層502還在後續加熱和接合步驟期間控制壓電層500的膨脹，如下所述。處理層502可以為大約400至1000微米之間厚，儘管準確的厚度相對來說不重要。在一實施例中，處理層502比壓電層500寬。處理層502和壓電層500之間的接合層可以包括聚合的苯並環丁烯(BCB)層。粘合劑可以被固化，例如通過加熱組件。
參考圖22，隨後壓電層500可以被薄化到希望的厚度，使得該層比驅動器的壓電部的最終希望的厚度厚(圖1中的項140)，但是比預燒制壓電材料塊薄(步驟915，圖35)。在一實施例中，壓電層500被薄化至小於大約200微米，或大約50微米。
為了薄化壓電層500，可以使用精確研磨技術，例如水平研磨，以生產具有光滑、低空隙表面形貌的高度均勻的薄層。在水平研磨中，工件安裝在具有加工為高平坦度公差的參考表面的旋轉卡盤上。工件被暴露的表面與水平研磨輪接觸，而且以高精度對準。研磨可以在基板上產生例如大約0.25微米或更小的例如0.1微米或更小的平坦度和平行性，和達到5nm Ra或更小的表面光潔度。研磨還產生均勻的殘留應力。
合適的精確研磨設備是Toshiba Model UHG-130C，可以通過CiebaTechnologies，Chandler，AZ獲得。基底可以用粗輪研磨隨後用細輪研磨。合適的粗和細輪分別具有1500粒度和2000粒度的合成金剛石樹脂基體。合適的研磨輪可以從日本的Adoma或Ashai Diamond Industrial Corp獲得。
研磨工藝的一實施例使用下列參數。工件軸以500rpm運行並且研磨輪以1500rpm運行。X軸給料速度對於使用粗輪的開始的50-300微米是10微米/分，並且對於使用細輪的最後50-100微米是1微米/分。冷卻劑是18megohms-cm去離子水。
在研磨之後，壓電層500基本上具有壓電材料的牢固地接合的晶粒和鬆動的晶粒的平坦表面，以及由壓電材料和研磨流體的顆粒構成的漿料。研磨工藝劈開了許多壓電材料晶粒，而且鬆動了一些晶粒。在研磨之後，壓電材料可以在硼氟酸(HBF4)的1％的溶液中清洗，從而去除由研磨所引起的表面損傷(步驟920，圖35)。由研磨工藝鬆動的壓電材料的晶粒基本上被去除，留下小的凹形，而留下牢固地接合的晶粒。清洗還去除可能留在壓電材料表面上的所有其它材料，例如所述漿料。表面形貌可以用可以從Zygo Corp，Middlefield，CT獲得的帶Metroview軟體的Zygo Model Newview 5000幹涉計測量。
參考圖23，壓電層500被劃片或被切割(步驟925，圖35)。首先，壓電層500的前側可以使用金剛石輪切割從而界定底面切口544。切口544可以具有大於15微米的深度，例如大約15和50微米之間的深度。底面切口544可以具有對於切口的深度的大部分垂直而在切口的基部倒圓的截面。為了簡化製造，底面切口544可以延伸到壓電層500的整個寬度。
然後在壓電層500的前側上形成導電層，例如通過金屬化，例如通過真空沉積，例如濺射(步驟930，圖35)。沉積的導體可以包括銅、金、鎢、錫、氧化銦錫(ITO)、鈦、鉑，金屬的組合，或其它用於電極的理想材料。在一實施例中，導電層包括鈦-鎢、金-錫和金的疊層。導電層505將形成底電極152，並且在一實施例中，形成環繞連接150的部分。
參考圖24，俯視圖，可以分割壓電層從而產生多個驅動器部，各個驅動器部對應於獨立的泵室(步驟935，圖35)。分割，或井切口503將一壓電驅動器的壓電材料與相鄰的壓電驅動器的壓電材料分開，這可以減小並且在一些情形消除相鄰驅動器之間的串擾。將井切口製得比壓電層140的最終厚度深。在一實施例中，切口沒有在其中製造切口的壓電層500的總厚度深。在一實施例中，井切口至少15微米深。如果底面切口544沿壓電層107的X軸布置，則井切口503可以沿壓電層500的Y軸布置，使得底面切口544垂直於井切口503。在形成導電層的步驟之後製造井切口503，使得切口沿其垂直壁不具有導電材料，與底面切口544不同。
切口之一從下降區118上方的隔離區148去除壓電材料。將隔離區148切口製得平行於底面切口544。分開單獨流道的溝道切口503形成得基本垂直於底面切口544。
參考圖25，在壓電層500的底表面504可以形成對準切口571(步驟945，圖35)。對準切口571可以在後續的對準步驟中使用，如下所述。對準切口571完全延伸通過壓電層500並且可以部分延伸進入處理層502。在一實施例中，對準切口571為約80微米深。對準切口571可以或者沿壓電層500的X軸方向，即平行於底面切口製造，或沿Y軸製造。對準切口571在壓電層500的外圍部製造，使得對應於列印頭管芯位置的壓電層500的區的外部，例如如下所述在列印頭管芯位置和壓電層500的邊之間。對準切口571不與隨後形成單獨驅動器的壓電層500的部分重疊。如果處理層502比壓電層500寬，則對準切口571可以在處理層502中在壓電層500外部的區內製造。
如在圖26中所示出的，對準槽582被製作入壓電層500(步驟950，圖35)。將鋸沉入處理層502的上表面可以製作對準槽582。這形成半圓形輪廓的切口。為了減小破損或減弱組件(壓電層500和處理層502)的風險，對準槽502製作得與對準切口571垂直並且僅製作一對對準槽。對準槽582僅需要深到足以與對準切口571交叉。
如在圖27中所示出的，通過處理層502的俯視圖展示了切口571和槽582的交叉，用於通孔585。通孔585可以用於對準壓電層500和模塊主體124。
參考圖28，例如BCB 512的接合材料層旋塗在或者壓電層500上或模塊主體124上(步驟955，圖35)。
參考圖29，壓電層500和模塊主體124被對準並且放置在一起，使得分離切口148在下降段118上方並且底面切口544在上升段108和管芯邊之間。模塊主體124內的空腔116被如此間隔使得當壓電層500與模塊主體124放置在一起時，空腔116與位於各個井切口503之間的導電層504對準。空腔116可以比各個井切口503之間的壓電層500窄、一樣寬或更寬。模塊主體124可以具有對準之前接合在噴嘴矽層132上的噴嘴板覆蓋基底530從而避免碎片進入噴嘴開口120。壓電層500和模塊主體124被接合在一起(步驟960，圖35)。
參考圖30，去除噴嘴板覆蓋基底530。在一實施例中，組件在200℃下放置在石英爐中40小時以聚合BCB。例如UV帶的帶535可以施加於噴嘴。通過研磨去除矽處理層502和部分的壓電層500(步驟965，圖35)。可以去除帶535並且施加薄帶。再次研磨壓電層500並且在硼氟酸中清洗(步驟970，圖35)。壓電層500足夠薄化使得所有的在壓電層500中製作的切口(井切口503和底面切口544)被暴露。當工藝完成時，壓電層500可以小於20微米，例如是大約15微米。
參考圖31，上導電層布置在壓電層140上，例如通過濺射導電材料(步驟970，圖35)。導電材料可以是例如對於上述第一導電層上述的材料。隨後可以光刻上導電層從而形成電極斷路160並且從下降段118上方的膜142去除金屬。上導電層的一部分通過在地連接間隙144內壓電層500的側壁上的導體而連接到第一導電層505，由此形成環繞連接150。
參考圖32，俯視圖，上電極156可以比各個驅動器的壓電層140窄。上電極可以與它們位於其上的壓電島一樣寬或者比壓電島窄。上電極可以包括通過較薄的連接器170連接島電極主區的接觸墊162。在一實施方式中，上電極比泵室窄。上電極和泵室之間的寬度比可以是大約0.5至大約1.2，例如大約0.65至大約0.9。另外，壓電島可以與位於其上方的空腔一樣寬、比所述空腔窄或寬。如果壓電島比泵室寬，例如寬大約10至20微米之間，則泵室之間的壁可以支撐壓電島。形成比空腔寬的壓電島允許在接合期間更大的壓力施加到MEMS主體和壓電層組件上，而且減小當施加壓力時壓電部穿通膜的風險。如果下電極是地電極，各個壓電驅動器的地電極可以或者連接到一起或者各個結構地可以隔離。
各個驅動器的壓電層140完全與相鄰的驅動器分離。矽膜層142在驅動器之間沒有製作的切口。
參考圖33A和33B，可以將切口製作入組件以將管芯從組件分離(模塊基底124和驅動器122)。可以將切口製作入壓電層500的背側的周邊，從而挖出在基矽層136上的基準。一旦定位了基準，基準可以用於對準基底和鋸，並且可以將劃線切口562製作入與在基矽層內的馬路561對準的模塊主體124(步驟980，圖35)。劃線切口包圍各個管芯。
參考圖33C，可以製作劃線切口562使得其不與在基底前側形成的馬路561交叉。馬路561可以界定各個管芯的邊界。馬路561可以位於設置所述特徵的區的外部。參考圖33D，示出兩個相鄰管芯的組件的截面圖，馬路561不相互交叉。而是馬路561形成為非交叉的部分，並且在通常出現交叉處留下矽565的壩或條。因而如果在一管芯中出現破壞，例如在處理或測試期間，僅相鄰的管芯(在填充溝道113的對側)受到影響而不是基底上的所有管芯都受到影響。形成馬路561和劃線切口562使得與填充溝道113對準。管芯可以通過人工沿馬路561折斷組件而被相互分離(步驟985，圖35)。
參考圖36A、36B、36C、37和38，各個管芯可以具有一或多個微滴噴射器。對於具有較少微滴噴射器，例如一、二或十個的管芯，微滴噴射器可以布置為單列平行墨流道和驅動器。如果許多微滴噴射器要形成於單個管芯上，則微滴噴射器可以布置為兩個平行列，具有與交替的列相關的噴嘴。噴嘴可以排列為直線，或者替代地，噴嘴可以相互稍微偏移。
模塊可以用於印表機中，用於補償列印更換。模塊可以用於選擇性地沉積平滑清潔的塗層至列印的材料或列印基底。列印頭和模塊可以用於分配或沉積各種流體，包括非成像流體。例如，可以選擇性地沉積三維模型膏體從而建模。生物樣品可以沉積在分析矩陣上。
從描述中顯見，任何所述的技術都可以與其它技術接合從而實現本說明書的目標。例如，任何上述的技術都可以與申請日為2002年7月3日的列印頭專利申請No.10/189,947中所描述的技術和設備接合，該專利申請的全部內容引入於此作為參考。在一實施方式中，壓電驅動器在噴嘴層接合到模塊基底之前被固定在模塊基底上。因為上述方法可以可再現地形成小於15微米的高均勻性的膜層，所以該方法可以用於印刷設備之外的微機電裝置。例如，高均勻性的薄膜可以用於變換器。在所附的權利要求中還有更多的實施方式。
使用在此描述的方法可以克服形成壓電驅動器的傳統方法所引起的困難。由壓電材料的預燒製片形成的壓電層可以允許用主體可能在沒有對於主體損傷的情況下不能夠承受的技術來處理壓電材料。例如，如果壓電驅動器與主體單獨形成，壓電材料可以被燒制至產生較好陳化和晶粒生長的溫度。同樣高的溫度不可以被MEMS的其它元件忍受。另外，體壓電材料可以比濺射的或凝膠溶膠壓電材料具有更高的d係數、介電常數、耦合係數、剛度和密度。用其它方法，例如溶膠凝膠方法形成的壓電材料可以需要在壓電先驅體中存在添加劑。添加劑經常被燒掉，產生比當與主體分開形成體壓電材料時更不緻密的壓電材料。與主體分開形成的體壓電材料的形成允許材料包括較少的添加劑或沒有添加劑。另外，體材料可以在壓力下燒制。較高的溫度和壓力使得材料更緻密，這通常改善了材料性能，並且具體地，減少了材料中的孔隙的數量。孔隙可以產生電短路並且毀壞裝置。
但是，處理壓電材料預燒製片來形成壓電驅動器可以導致風險。例如，如果壓電層在將壓電材料接合到主體之後被切割從而形成分開的單獨的驅動器，則存在切入腔體的風險，這潛在地引起洩漏。反之，存在未切割得足夠深入壓電材料而在相鄰結構之間留下小片的風險。如果切口不均勻，則結構可以對相同的功率輸入分別具有不同程度的壓電響應，並且在結構之間可以產生串擾。由於鋸片在使用過程中磨損或相對於壓電層的鋸的位置的變化可以引起切口深度的不均勻。
在將材料接合到腔體之前通過研磨和劃線壓電材料而形成壓電驅動器可以產生均勻厚度的壓電驅動器。壓電部在單個驅動器上可以是均勻厚度。驅動器還可以在一組驅動器上具有非常均勻的厚度。作為在管芯的結構上可以實現尺寸均勻性的實例，各個結構可以具有大約25和200微米之間，或接近150微米寬的壓電驅動器，管芯具有連續的100和200之間個結構，並且在管芯的壓電驅動器上的厚度差可以小至2微米。切割單獨的島隨後研磨掉壓電材料可以形成上和下表面相互平行的島。該幾何形狀用絲網印刷方法或沉積陶瓷材料的生片、構圖陶瓷材料並燒制陶瓷材料不可以實現。例如燒制生片、絲網印刷和溶膠凝膠應用可以形成不具有矩形截面的壓電驅動器。例如，這些方法可以形成具有平面的底面和彎曲的頂面或看上去矩形的上角被去除的截面的驅動器。通過從體壓電材料切割出島，在驅動器的寬和長上驅動器的厚度可以非常均勻。具有高尺寸均勻性的壓電驅動器可以展示非常均勻的壓電性能。
在接合到壓電材料之前形成切口可以允許形成環繞電極結構。環繞電極結構對於在壓電材料層上的底電極產生接觸區。環繞電極結構可以簡化集成電路與驅動器的連接。
形成比泵室的寬度窄的驅動器可以將驅動器的位移集中在膜的最柔性部上方集中。通過使驅動器更窄，需要較低的電壓來驅動壓電材料。上電極可以製作得比壓電層更窄從而在壓電層的中心部集中電壓。這可以減小在壓電層上的競爭的壓電力。形成比壓電層窄的壓電層引起驅動器更好地響應輸入電壓。更好的驅動器響應允許在驅動器上施加更低的驅動電壓以實現希望的驅動器響應。形成比泵室寬的驅動器的優點是包圍泵室的壁可以支撐驅動器。如果壁支撐泵室，則減小驅動器打破膜的風險。具體地，如果壓力施加到驅動器，例如在接合期間，則減小了損壞裝置的可能性。
在將相對厚的壓電層接合到處理層之後薄化該壓電層可以有助於形成驅動器的步驟。如果壓電層在接合到腔體之前未薄化至適當的可用厚度，則在接合之後需要較長的薄化工藝。此外，希望處理材料比壓電層剛硬。較剛硬的處理層允許當組件被加熱時組件膨脹接近於處理材料的熱膨脹。但是，在貼附到處理層之前將壓電層薄化至其最終厚度可能在不損傷壓電層的情況下不能夠實現希望的厚度。處理層提供了用於在薄化期間固定壓電材料的基體。如果薄化壓電材料的設備在薄化期間可以固定處理層而不是固定壓電層，則存在固定特徵妨礙薄化工藝的較小的可能性。在一實施例中，處理層被夾鉗到薄化設備並且研磨輪研磨壓電材料層至希望的厚度。因為夾具僅需接觸處理層，夾具不一定妨礙研磨輪。
研磨可以引起一些被暴露的晶粒從壓電材料鬆動。另外，研磨形成漿料狀物質，漿料狀物質包括壓電材料的破損碎片。在研磨期間漿料狀物質可以沉積在壓電層上。漿料狀物質和鬆動的晶粒可以在壓電層和導電層之間的接合產生間隙。這些間隙的程度可以隨點對點變化並且引起性能的變化。
在研磨之後清洗壓電材料去除了壓電材料的鬆動的晶粒和漿料，並且引起壓電材料的表面主要由壓電材料的完全固定的晶粒組成。清洗產生較為粗糙的表面，但是比帶有具有鬆動的材料的壓電晶粒的平坦表面的壓電材料改善了壓電材料的壓電性能的效率和均勻性。在研磨之後清洗壓電材料還改善了施加導電材料的表面。如果表面沒有漿料和鬆動的材料晶粒，減小了在導電材料和壓電材料的粘著塊之間存在的間隙的可能性。
通過在接合壓電材料至主體之前接合壓電材料至處理層可以控制壓電材料的熱膨脹。當加熱壓電材料和腔體被加熱從而形成兩個結構之間的接合時，壓電材料(或其它合適的壓電材料)和用於形成主體的材料可以以不同的比率膨脹，特別如果主體由壓電材料之外的材料例如矽形成。此外，由於熱變化而引起的壓電材料的膨脹和收縮可以是變化的。即被加熱和冷卻到初始溫度的壓電材料可以不立刻恢復到其初始尺寸。熱膨脹和收縮率可以因為不同因素而變化，例如在多久之前材料被極化以及材料已經經歷了多少個熱循環。由加熱引起的腔體和壓電材料的尺寸的變化可以改變腔壁對於分離切口的對準。
如果處理層由與主體相同的材料製成，則處理材料可以控制壓電材料的膨脹率使得壓電材料與主體的膨脹率基本相同。具體地當處理層比壓電材料厚得多時，處理層可以強迫壓電材料與處理層一起膨脹和收縮。在一實施例中，壓電材料是PZT並且處理層是厚度為PZT層10倍的矽。矽大致是PZT的3倍剛硬。在厚度和剛度的差別之間，矽展示出具有是PZT 30倍的彈簧率。具有較大表觀彈簧率的材料制服了其它材料的膨脹和收縮，由此引起PZT以與矽相同的比率膨脹。
可以對上述方法進行改進從而實現噴嘴形成。在一實施例中，所有的蝕刻從噴嘴層的背側進行。在另一實施例中，不從噴嘴去除絕緣層。為了完成噴嘴，可以蝕刻絕緣層使得開口的壁與噴嘴出口的壁基本相同。可替代地，在絕緣層內的開口的壁可以與噴嘴出口的壁不同。例如，噴嘴進口可以具有導入形成於絕緣層內的直平行壁部的錐形壁。在絕緣層內形成開口可以或者在粘貼噴嘴層和流道模塊之前或之後進行。
在單獨的基底內形成噴嘴的潛在的缺點是噴嘴的深度可以被限制於厚度的特定範圍，例如大於大約200微米。處理薄於200微米的基底可以導致產率下降，因為增加了損傷或破損基底的可能性。基底通常應該足夠厚從而便於在處理期間的基底處理。如果噴嘴形成於SOI基底的層內，則該層在形成之前可以被研磨至希望的厚度而仍提供處理的不同厚度。處理層還提供可以在處理期間被夾持而不妨礙噴嘴層的處理工藝的部分。
在希望的厚度的層內形成噴嘴可以避免在噴嘴層與流道模塊接合之後減小噴嘴層的步驟。在噴嘴層與流道模塊接合之後研磨掉處理層不會留下對於研磨溶液或廢研磨材料敞開的流道特徵。當在噴嘴層接合到流道模塊之後去除絕緣層時，可以選擇性地去除絕緣層使得下面的矽層不被蝕刻。
使用兩種類型工藝的噴嘴形成工藝可以形成複雜幾何形狀的噴嘴。各向異性背側蝕刻可以形成為錐形體形平截頭體形狀的凹形，該凹形具有在基底的表面的基部、在基底內的斜坡或錐形壁和凹入的表面。配置前側蝕刻使得該直徑大於錐形體形平截頭體的凹入表面的直徑，該前側蝕刻從凹形和噴嘴去除錐形體形平截頭體形狀的凹入表面。該技術去除了所有垂直於來自噴嘴的墨水流方向的基本上平坦的表面。這可以減小噴嘴中俘獲的空氣的入射。即通過各向異性蝕刻形成的錐形壁可以保持墨水流阻低，同時在填充期間容許大量彎月面收縮而沒有吸入空氣。噴嘴的錐形壁平滑地轉變為噴嘴開口的直平行壁，最小化了流與壁分離的趨勢。噴嘴開口的直平行壁可以將墨水流或微滴導出噴嘴。
各向異性蝕刻的深度直接影響噴嘴入口和噴嘴出口的長度，如果噴嘴開口不以比錐形體形平截頭體的凹入表面大的直徑形成。各向異性蝕刻深度由蝕刻的時間長度和進行蝕刻時的溫度一起確定並且難於控制。DRIE蝕刻的幾何形狀可以比各向異性蝕刻的深度更加容易控制。通過使得噴嘴出口壁與噴嘴入口的錐形壁交叉，各向異性蝕刻的深度變化不影響最終的噴嘴幾何形狀。因而，將噴嘴出口壁與噴嘴入口的錐形壁交叉可以導致在單個列印頭內和在多個列印頭上更高的均勻性。
在蝕刻工藝期間將基底熔接在一起可以提供處理期間對模塊基底的支撐。如果矽基底不被退火，則熔接可以提供穩定的、然而是非永久的接合。犧牲基底可以使得蝕刻不形成底切，底切可以在被蝕刻的兩種不同材料的接合處出現。犧牲基底可以避免冷卻劑逸入蝕刻腔。當一部分蝕刻完成，而另一部分未完成時，犧牲基底避免出現過度蝕刻。犧牲基底還可以避免在處理期間不希望的碎片進入被蝕刻的基底的孔或凹形。
機械分離裝置可以分離熔接的基底而無需人工進行單調的工藝。通過在裝置中包括傳感器，在分離期間可以將合適水平的壓力施加到基底而沒有損壞基底的風險。
已經描述了許多本發明的實施方式。但是，應當理解在不偏離本發明的精神和範圍的前提下可以進行各種改進。因而其它實施方式也在所附權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種蝕刻矽基底的方法，包括將第一矽基底(200)接合到犧牲矽基底(240、241)；蝕刻所述第一矽基底(200)；並且在所述第一矽基底(200)和犧牲矽基底(240、241)的界面處施加壓力，從而引起所述第一矽基底(200)從犧牲矽基底(240、241)分離。
2.根據權利要求1的方法，其中將所述第一矽基底(200)接合到犧牲矽基底(240，241)產生所述第一矽基底(200)和犧牲矽基底(240、241)之間的範德瓦耳斯鍵。
3.根據權利要求1的方法，其中蝕刻所述第一矽基底(200)包括深反應離子蝕刻。
4.根據權利要求1的方法，其中在所述第一矽基底(200)和犧牲矽基底(240，241)的界面施加壓力包括在所述界面處對具有尖銳邊緣的構件(620)施壓。
5.根據權利要求1的方法，其中在所述界面處施壓持續直至所述第一矽基底(200)與犧牲矽基底(240、241)完全分離。
6.根據權利要求1的方法，其中將所述第一矽基底(200)和犧牲矽基底(240、241)接合發生在室溫下。
7.根據權利要求1的方法，其中所述第一矽基底(200)和犧牲矽基底(240、241)均包括相對的平表面和薄邊，並且在界面施加壓力包括平行於所述平表面施加壓力。
8.根據權利要求1的方法，其中蝕刻包括蝕刻入所述犧牲基底(240、241)。
9.一種分離接合的基底的裝置，包括基底夾持構件(610)；一或多個分離構件(620)；和連接至所述至少一分離構件的機構，其中所述機構將所述至少一分離構件(620)向由基底夾持構件(610)所夾持的基底的中心方向平移。
10.根據權利要求9的設備，其中所述分離構件(620)包括薄邊部。
11.根據權利要求9的設備，其中所述分離構件(620)包括金屬刀片。
12.根據權利要求9的設備，其中所述基底夾持機構(615)在向上和向下方向可驅動。
13.根據權利要求9的設備，其中所述機構包括電動機(650)。
14.根據權利要求9的設備，還包括探測由一或多個分離構件施加的壓力的傳感器。
15.根據權利要求14的設備，還包括配置為根據從所述傳感器接收的信號而移動至少一分離構件(620)的控制器(660)。
16.根據權利要求9的設備，還包括配置為當壓力超過閾值時停止至少一分離構件(620)的向內運動的控制器(660)。
17.根據權利要求9的設備，包括6個分離構件(620)。
18.根據權利要求9的設備，包括8個分離構件(620)。
19.根據權利要求9的設備，包括二或多個分離構件，其中所述分離構件在所述夾持構件610周圍以等間隔角分開。
20.根據權利要求9的設備，其中所述機構避免所述一或多個分離構件平移超過預定位置。
全文摘要
描述了一種蝕刻矽基底的方法。所述方法包括將第一矽基底(200)接合到犧牲矽基底(240、241)。蝕刻所述第一矽基底(200)。在所述第一矽基底(200)和犧牲矽基底(240、241)的界面處施加壓力，以導致第一矽基底(200)和犧牲矽基底(240、241)分離。具有金屬刀片(620)的設備可以用於分離所述基底。
文檔編號B28D5/00GK101080360SQ200580043023
公開日2007年11月28日 申請日期2005年10月21日 優先權日2004年10月21日
發明者傑弗裡·伯克邁耶, 史蒂芬·R·戴明 申請人:富士膠捲迪馬蒂克斯股份有限公司