專利名稱：：加熱電阻器、液體噴射頭和設(shè)備以及液體噴射頭的基體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種制造加熱電阻器的新材料，這種加熱電阻器的特征在于具備良好的加熱能力，在確保穩(wěn)定性的情況下?lián)碛懈L的壽命，即使重復(fù)使用很長時間，也能確保維持其化學(xué)和機械特性，包括電學(xué)性能。
背景技術(shù)：
：根據(jù)本發(fā)明的包含新材料的加熱電阻器尤其適用于液體噴射系統(tǒng)，該液體噴射系統(tǒng)利用熱能噴射和分配印刷液(例如墨水)以便將字母或者圖像印刷在介質(zhì)上，通常例如紙張、合成紙張以及纖維。根據(jù)本發(fā)明的包括新材料的加熱電阻器可以應(yīng)用于輸出設(shè)備(cutputdevice),例如噴墨打印t幾、傳真機和復(fù)印機及其復(fù)合系統(tǒng)，此外還可以應(yīng)用于采用液體噴射方法的半導(dǎo)體光刻工藝或者布線工藝的設(shè)備等等。上述液體噴射系統(tǒng)包括具有加熱電阻器的液體噴射頭基體、具有液體噴射頭基體的液體噴射頭、以及具有液體噴射頭的液體噴射設(shè)備，這些在本發(fā)明的下文中被稱作液體噴射系統(tǒng)。圖1是描述傳統(tǒng)典型的液體噴射頭噴針液體時的工作原理示意圖，它的操作包括如下步驟i)首先，加熱電阻器/A^卜界施加的電信號加熱，由此鄰近的印刷液被暫時加熱至沸點以上使得泡開始生成核心。ii)接下來，泡的核心生長形^)t大泡，由于所產(chǎn)生的特大泡的體積膨脹，填充在液體噴射頭的腔中的印刷液被施加了壓力。iii)由于戰(zhàn)原因，噴嘴附近的印刷液以小滴的形式通過噴嘴噴出到液體噴射頭的腔之外，并且特大泡破碎并消除。此時，特大泡的破碎引起向加熱電阻器的表面局部地施加強烈的壓力，這種壓力被稱為空穴力。如在《Hewlett-PackardJoumal》第45(41)巻及《McroelectronicsReliability》第45(3)巻第473頁公開的內(nèi)容，空穴力會損壞加熱電阻器，這也許就是"液體噴射系統(tǒng)"4頓壽命下降的一個原因。iv)接下來，在液體噴射頭的腔中通過毛細管再次填充印刷液。圖2是詳細描述傳統(tǒng)、液體噴射頭基體的主要部件的橫截面視圖。參考圖2，傳統(tǒng)的液體噴射頭通常具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中包括具有驅(qū)動電路的硅基體層(201)的多個材料層和形成在硅基體(201)上的加熱電阻器(203)堆疊。更詳細地，在加熱電阻器(203)和硅基體層(201)之間用于熱絕緣和電絕緣的絕緣層(202)形成在硅^:層(201)上，并且用于加熱、噴射及分配印刷液的加熱電阻器(203)形鵬該絕緣層(202)上。包括將電信號施加至咖熱電阻器(203)的金屬導(dǎo)體的電極層(204)形成在加熱電阻器(203)上，并且單個或多個保護層(205、206)形成在加熱電阻器(203)和電極層(204)的表面上。如上所述，保護層(205、206)保護加熱電阻器(203)不受隨著加熱電阻器(203)的加熱而造成的化學(xué)和機械影響，并且用于加熱電阻器(203)和電極層(204)和印刷液的電絕緣。概括的說，作為液體噴射頭的構(gòu)成層的加熱電阻器(203)的材料必須具有如下的1T征(1)加熱電阻器的材料應(yīng)該具有在施加到"液體噴射系統(tǒng)"的合適范圍之內(nèi)的電阻率，并且能夠控制電阻率以便根據(jù)"液體噴射系統(tǒng)"的使用不同地設(shè)計加熱電阻器的尺寸(長度、寬度和厚度等)。(2)加熱電阻器的材料應(yīng)該具有低的電阻皿系數(shù)(TCR)，從而使得電阻根據(jù)"液體噴射系統(tǒng)"的適當(dāng)可用溫度間隔之內(nèi)的溫度的變化能夠在常規(guī)范圍內(nèi)最小化。(3)盡管會被重復(fù)使用很長時間，加熱電阻器的材料也應(yīng)該保持化學(xué)和機械特性，包括電特性安全，以確保具有可靠性的更長的^頓壽命。迄今為止傳統(tǒng)使用并且有限知道的用于液體噴射頭的加熱電阻器的材料是Hffi2、TaAl、poly-Si、Ti/TiNx、a-Ta、TaN。8、TaSiN等。美國專利US6,375,312和美國專利US6,013,160公開了HiB2，美國專利US3,852,563、美國專利US4,513,298和美國專利US4,965,6U公開了TaAl。Poly-Si被美國專利US4,532,530所公開，Ti/Ti^被美國專利US5，870,121公開，以及a-Ta被美國專利US6,395,148公開。TaN。8被韓國專利公開10-1994-0014946、美國專利US6,375,312及美國專利US6,382,775公開，TaSiN被美國專利US6,527,813公開。然而，除了傳統(tǒng)材料之外還沒有其它符合上述要求的材料被報導(dǎo)，因此目前的情況是，在制造要求各種用途和性能的加熱電阻器時選##料是穀鵬制的。本發(fā)明提供與上述傳統(tǒng)加熱電阻器的材料不同的加熱電阻器的新材料。根據(jù)本發(fā)明，育^夠滿足加熱電阻器所應(yīng)該具備的基本材料特性，并且能夠在較寬的范圍內(nèi)容易地控制電阻率，從而導(dǎo)致自由地設(shè)計加熱電阻器的物理尺寸(長度、寬度、厚度等)，并且使化學(xué)和機械特性更加安全。具體地，作為一種提高在加熱電阻器和印刷液之間傳遞熱的效率以便獲得傳統(tǒng)"液體噴射系統(tǒng)"的高il/高分辨率的方法，本發(fā)明的優(yōu)勢在于具有確保產(chǎn)品可靠性的較長使用壽命，因為根據(jù)本發(fā)明的加熱電阻器的新材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的機械特性，即使加熱電阻器與印刷、M接接觸或是加熱電阻器的保護層形成得更薄。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個目的是提供加熱電阻器的新材料，其特征在于通過在寬的范圍內(nèi)容易地控制電阻率而具有較長的使用壽命并確?？煽啃裕哂械偷碾娮铚囟认禂?shù)(TCR)，從而使得根據(jù)所使用的溫度間隔之內(nèi)的溫度的電阻率變化育辦最小化，并且即使重復(fù)使用很長時間，也能安全地維持化學(xué)和機械特性，包括電特性。本發(fā)明的第二個目的是提供具有各種結(jié)構(gòu)的"液體噴射系統(tǒng)"，該結(jié)構(gòu)具有包括根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器。本發(fā)明的第三個目的是提供這樣一種高嫩高分辨率"液體噴射系統(tǒng)"，其對熱氧化反應(yīng)具有堅固的抵抗、在高溫下具有電學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性并且對機械沖擊具有良好的抗沖*#性，使得加熱電阻器可以與印刷M:雜觸，或者如果需要的話，僅在印刷液和加熱電阻器之間提供一個具有最小厚度的保護層，因此可以提高傳遞熱的效率。本發(fā)明的第四個目的是提供這樣一種形式的"液體噴射系統(tǒng)"，即插入接觸電阻改進層，用于降低加熱電阻器(203)和電極層(204)之間的撤蟲電阻，以便避免這樣一種潛在的可能性，在iOT包括根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器盼瞎況下，加熱電阻器與將電信號傳送至咖熱電阻器的電極層(204)進行反應(yīng)，從而斷氐了"液體噴射系統(tǒng)"的性能。通過下面將要描述的本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的其它目的將變得更加清楚。在具體地描述本發(fā)明的隨之前，(如果沒有相反地詳細描述的話)，在本發(fā)明的配置和下述實施例中示出的具體尺寸和變量只是作為獲得最佳結(jié)果的示例$^共的，而不是用于限制本發(fā)明。此外，在本發(fā)明中示出的具體化學(xué)公式和成分指示只是作為示例提供的，而不是用于限制本發(fā)明。而且，本發(fā)明不P艮于加熱電阻器的具體物理尺寸(長度、寬度和厚度)和形狀，以及液體噴射頭的其它層的配置和具體的應(yīng)用領(lǐng)域。換句話說，本發(fā)明涉湖于制造加熱電阻器的新材料并且可以要求保護具有包括根據(jù)本發(fā)明新材料的加熱電阻器的所有類型的"液體噴射系統(tǒng)"。為了獲得本發(fā)明的第一個目的，用于制造加熱電阻器的新材料是導(dǎo)電氧化物(在下文中以化學(xué)式表示為AOx)和非導(dǎo)電氧化物(在下文中以化學(xué)式表示為BOy)的混合材料，其通常表示為ABO并具體，為化學(xué)式(AO^^BOyX。，"導(dǎo)電氧化物"是指至少兩種具有導(dǎo)電性的金屬或非金屬氧化物的混合物，包括具有導(dǎo)電性的金屬或非金屬系氧化物，在本發(fā)明的下文中被稱為"導(dǎo)電氧化物"。此外，上述"非導(dǎo)電氧化物"是指至少兩種具有非導(dǎo)電性的金屬或非金屬氧化物的混合物，包括具有非導(dǎo)電性的金屬或非金屬系氧化物，在本發(fā)明的下文中被稱為"非導(dǎo)電氧化物"。在上述化學(xué)式中，"A"是指配置"導(dǎo)電氧化物"的至少一種金屬或非金屬原子，"b"是指sea"非導(dǎo)電氧化物"的至少一種金屬或非金屬原子，"0"是指氧。如果以化學(xué)式(AO丄-(BOy)n示出，取決于金屬或非金屬原子"A"和"B"的種類來確定"x"和"y"，"m"和"n"表示"導(dǎo)電氧化物"(AOx)和"非導(dǎo)電氧化物"(BO,的混合比并且m+n等于100mo10/0。在本發(fā)明中建議的通過混合"導(dǎo)電氧化物"(AOx)和"非導(dǎo)電氧化物"(BO,制造的加熱電阻器已經(jīng)安全地與氧進行了化學(xué)組合以具有這樣的特性:即使與被噴射和分配的印刷液在高溫下直接接觸很長時間，由于與印刷液的化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)造成的材料的特性改變也是最小化的。而且，將"導(dǎo)電氧化物"(AOx)和"非導(dǎo)電氧化物"(BO,混合在一起用作為加熱電阻器的新材料并具有下述優(yōu)點。首先，如果單獨使用"導(dǎo)電氧化物"作為加熱電阻器的材料，它具有非常低的電阻率并且不適合單獨應(yīng)用在"液體噴射系統(tǒng)"中。其次，可以根據(jù)"導(dǎo)電氧化物"和"非導(dǎo)電氧化物"的混合比來容易地控制電阻率，并且其優(yōu)點在于可以根據(jù)"液體噴射系統(tǒng)"的要求設(shè)計加熱電阻器的各種物理尺寸。例如，如果結(jié)構(gòu)變得微小以便獲得高分辨率的"液體噴射系統(tǒng)"，那么為了將電信號施加至咖熱電阻器而提供的金屬電極的電壓降低(由于電流x電阻造成的電壓降低)將增加。為了使該電壓降低的影響最小化，加熱電阻器的電阻應(yīng)該保持在常規(guī)比例上。假設(shè)使用構(gòu)成現(xiàn)有加熱電阻器的材料，就難于改變材料本身所具有電阻率，不得不通過減少材料薄膜的厚度或改變其它物理尺寸來增加加熱電阻器的電阻。然而，減少這種薄膜厚度的方法可能變成斷氏加熱電阻器的機械抗沖擊性能和可靠性的原因。此外，加熱電阻器的其它物理尺寸的改變會帶來限制設(shè)計"液體噴射系統(tǒng)"的困難。與此相比，本發(fā)明所建議的制造加熱電阻器的新材料能夠容易地改變材料本身的電阻率，因此可以有利地避^LL^問題。第三，有利的是，可以根據(jù)導(dǎo)電氧化物和非導(dǎo)電氧化物的選擇、混合比以及混合結(jié)構(gòu)來改進加熱電阻器的電阻溫度系數(shù)(TCR)的特性。這里，混合結(jié)構(gòu)指的是微粒^A結(jié)構(gòu)，其中"導(dǎo)電氧化物"(AOx)形成矩陣并且"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)以微粒的形式分布在矩陣中；或者指的是混雜結(jié)構(gòu)，其中"導(dǎo)電氧化物"(AOx)與"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)完全混合在一起不能區(qū)分；或者指的是層壓薄膜結(jié)構(gòu)，其中重復(fù)使用"導(dǎo)電氧化物"(AOx)和"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)以具有合適的厚度。構(gòu)成用于制造上述加熱電阻器的新材料的"導(dǎo)電氧化物"(AOx)和"非導(dǎo)電氧化物"(BOv)的典型示例在下面的表l中示出。<表1〉<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>"導(dǎo)電氧化物"(AOx)包括單一金屬或非金屬氧化物(二元氧化物)，例如RuOx、PdOx、IrOx、PtOx、OsOx、RhOx、ReOx、ZnOx、InOx、SnOx等；還包括三元系列或多元導(dǎo)電氧化物(多元氧化物)，例如PtRhOx、SrRu08、IivxSnA、Na^A、Zi^(AlMiX—xO、1^3、CrSiOx、N狎4、MQOx、Bi2Ru^等。另外，導(dǎo)電氧化物也可以配置成包括至少兩種的導(dǎo)電氧化物的混合物。也就是說，如上所述，本發(fā)明中的"導(dǎo)電氧化物"(AOx)是指至少兩種導(dǎo)電金屬或非導(dǎo)電金屬的混合物，包括如上所示的具有導(dǎo)電性的單個或多元氧化物。4繼的是，本發(fā)明中所^頓的導(dǎo)電氧化物(AOx)的電阻^it系數(shù)(TCR)的特性可以根據(jù)最小值為(+)500ppm/k到(-)500ppm/k的導(dǎo)電氧化物(AOx)來配置。此外，如表i所示，"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)包括二元氧化物，例如MOy、TO,TaO"HDy、8^、VOy、M0iSrOy、NbOy、MgOy、SiOy、FeOy、CrOy、NiOy、CuOy、ZrOy、BOy、TeOy、ZnOy、BiOy、WOy、CdOy、CoOy、LaOy、MgOy、GaOy、GeOy，還包括三元氧化物和多元非導(dǎo)電氧化物，例如SrTi03、B叫Mj^Oy、H^-XOy、順-XOy、，^1^^、和ZnJi^Oy。而且，至少兩種材料的混合物可以配置"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)。也就是說，本發(fā)明所述的"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)是指至少兩種非導(dǎo)電性金屬或者非金屬氧化物的混合物，包括具有如上所示非導(dǎo)電性的單個或多元氧化物。的是，形成加熱電阻器的材料的電阻率的范圍是10uQcm到30000UQcm。為了禾,根據(jù)本發(fā)明的新材料制成加熱電阻器，可以4柳包含領(lǐng)謝方法禾口電子束氣相沉積方法的通常表示的物理氣相沉積(PVD)方法，以及包括原子層沉積(ALD)方法或等離子體增強原子層沉積(PEALD)方法的通常表示的化學(xué)氣相沉積(CVD)方法，但是，這些方法并不是利用根據(jù)本發(fā)明的新材料制造加熱電阻器的唯一方法。例如，除了，方法之外，還可以使用溶膠一凝膠方法和電鍍方法。換句話說，本發(fā)明中所提到的用于形成根據(jù)本發(fā)明的加熱電阻器的新材料的方法并不局限于用于形成根據(jù)本發(fā)明的新材料的唯一方法。ttit的是，根據(jù)本發(fā)明的加熱電阻器的厚度在20A到20000A。下面結(jié)合對應(yīng)的附圖詳細描述本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點。圖1是描述傳統(tǒng)的典型液體噴射頭噴射液體的原理的示意圖；圖2是詳細描述傳統(tǒng)的液體噴射頭基體的主要部件的示意性橫截面亂圖3是描述沉積(RuO丄-(TiOy)n材料的原子層的方法的時序圖；圖4^出傲照根據(jù)本發(fā)明的實施形成的(RuO丄"(TiOy)n材料成分的成分變化而產(chǎn)生的電阻率變化的圖表；圖5是詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施例形成的(RuO丄^no^材料的混合結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6^出根據(jù)本發(fā)明的實施例形成的(RuO丄"(TiO^材料的電阻溫度系數(shù)的特性的圖表；圖7是描述液體噴射頭的基體的示意性橫截面圖，從該基體移除根據(jù)本發(fā)明實施例的保護層的一部分或全部；圖8是描述液體噴射頭的基體的示意性橫截面圖，從該基體移除根據(jù)本發(fā)明實施例的保護層的一部分或全部；和圖9^出針對包括具有根據(jù)本發(fā)明的實施例的(RuO丄《iOy)n材料的加熱電阻器的液體噴射系統(tǒng)進行SST測試的結(jié)果的圖表。具體實施方式下面將通逝頓本發(fā)明的戰(zhàn)原理來描i^人表1中提及的材料中選出制造加熱電阻器的新材茅4(RuO丄-(TiOyX(其中，"導(dǎo)電氧化物"(AOx)為RuO"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)為TiOy)的示例作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例。如上所述，可以采用各種方法來形成這種材料，但下翻每要描述^ffi沉積原子層的方法的示例作為非限制性的實例。圖3是用于說明沉積(RuO丄-CnOy)n原子層的方法的時序圖。^f頓沉積原子層的方法來制造(RuO丄-(TiOy)n材料的加熱電阻器的方法經(jīng)過包括下列步驟的周期(a)注入Ru源的前驅(qū)物，以使其化學(xué)吸附于基體上；(b勝入清洗氣；(C)注入反應(yīng)氣體(1)，用來去除或氧化吸附的Ru源前驅(qū)物的配合基，然后形成"導(dǎo)電氧化物"(ACg或RuOx;(d)注入清洗氣；(e)注入Ti源的前驅(qū)物，以使其吸附于基體上；(f)注入清洗氣；(g)注入反應(yīng)氣體(2)，用來去除或氧化吸附的Ti源前驅(qū)物的配合基，然后形成"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)或TiOy;和(h)注入清洗氣，用來形成具有常規(guī)厚度的(RuOJm-(TiOy)n材料。在沉積原子層的方法中，如果該周期重復(fù)進行，那么薄膜的厚度與周期數(shù)量成比例地增加。因此，可以通過重復(fù)該周期在基體上形成具有所需厚度的薄膜。另外，為了控制(RuOJm-(TiOy)n材料中RuC^和TiOy的混合比，步驟(a倒(d)和步驟(e倒(h:i可以重M^需的次數(shù)來形成一個周期。作為根據(jù)本發(fā)明的一個雌實施例，制造加熱電阻器的新材料并不局限于(RuO丄-(TiOy)n材料，其中"導(dǎo)電氧化物"(AO。為RiA，"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)為TiOy。如上所述，通過將表1所列舉出的"導(dǎo)電氧化物"(AOx)和"非導(dǎo)電氧化物"(BO,進行混合，可以形成各種不同的化合物。另外，如上所述的根據(jù)本優(yōu)選實施例的沉積原子層的方法并不被限制為形成根據(jù)本發(fā)明的新材料薄膜的唯一方法，形成如PVD和CVD的薄膜的常用方法均可以使用。圖4中示出了電阻率依照根據(jù)本發(fā)明iM實施例形成的(RuO丄"(TiOy)n材料的成分變化而產(chǎn)生的變化。圖4示出了在(RuOJm"(TiO^材料的情況下，根據(jù)"導(dǎo)電氧化物"(AOx)(RuOx)和"非導(dǎo)電氧化物"(TK)X)在測試范圍內(nèi)的混合比，電阻率可以容易地控制在350uQcm到95000Qcm的較寬范圍內(nèi)。當(dāng)然，如果(RuO丄-(TiO^材料中RuOx所占的混合比增加，電阻率可以容易地控制在350uQcm以下。另外，根據(jù)雌實施例形成的(Ruo丄-cnc^材料可以通過控制沉積原子層的方法中形成RuOx的步驟和形成TiOy的步驟的重復(fù)次M^制混合結(jié)構(gòu)。也就是說，如圖5所示，該結(jié)構(gòu)可以是微粒^A結(jié)構(gòu)，其中"導(dǎo)電氧化物"(AOx)形鵬陣并且"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)以微粒的形式分布在矩陣中；或者可以是混雜結(jié)構(gòu)，其中"導(dǎo)電氧化物"(AOx)與"非導(dǎo)電氧化物"(BO,完全混合在一起不能區(qū)分；或者可以是層壓薄膜結(jié)構(gòu)，其中重復(fù)使用"導(dǎo)電氧化物"(AOx)和"非導(dǎo)電氧化物"(BO,以具有合適的厚度。也可以包括SH種結(jié)構(gòu)混合的情況。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例形成的(RuO丄^(TiOy)n材料的電阻溫度系數(shù)的特性。因為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例所形成的(RuO丄-CnOy)n材料具有約為一272.8ppm/K的小TCR，已知的是電阻根據(jù)所使用的溫度的變化很小。TCR應(yīng)該最小化，從而使得在4OT溫度的范圍內(nèi)具有穩(wěn)定分配特性的"液體噴射系統(tǒng)"可以形成，這是為什么構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明實施例形成的(RuCOrCriOyX材料RuOx導(dǎo)電氧化物層的TCR特性具有接近于"0"的小值的原因，其也在《JoumalofVacuumScienceTechnology》第U(4)巻及《AppliedPhysicsLetter》第70(2)巻中公開。在戰(zhàn)方面，表1中列出的"導(dǎo)電氧化物"(AOJ中具有相對較小的TCR值的"導(dǎo)電氧化物"(AOJ應(yīng)該被優(yōu)選地認為是對于根據(jù)本發(fā)明的加熱電阻器合適的"導(dǎo)電氧化物"(AO》也就是說，IrOx、RhOx、PdOjnBiRuOx等是用于加熱電阻器的"導(dǎo)電氧化物"(AOJ的有影響的材料，作為被報導(dǎo)與RUOx—起具有低TCR的導(dǎo)電材料。另外，"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)的確定應(yīng)該滿足如下條件它不應(yīng)該與"導(dǎo)電氧化物"(AOx)形成一種新的化合物，并且具有熱特性(足夠的熱膨脹系數(shù))、化學(xué)特性、機械抗沖擊性以及電絕緣特性。由根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例其中之一的(RuQKTiOy)n材料可知，通過將表1中列出的"導(dǎo)電氧化物"(AOJ和"非導(dǎo)電氧化物"(BOy)混合形成的新材料具備了適合用于制造"液體噴射系統(tǒng)"所要求的加熱電阻器的材料的特性。具體地，由于根據(jù)本發(fā)明的新材料具有良好的抗機械沖擊能力，并艦氧化及腐蝕具有很強的化學(xué)穩(wěn)定性，因此它具有這樣的優(yōu)點，即圖2所示的液體噴射頭的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的保護層(205、206)的厚度可以減至最小，或者可以去除保護層(205、206)的一部分或全部來Kfi液體噴射頭的結(jié)構(gòu)從而使得印刷液可以與加熱電阻器直接接觸。因為這些保護層(205、206)主要包含具有低熱傳導(dǎo)性的氮化硅(SiNJ、硅碳化合物(SiCJ、BPSG以及氧化硅(SiOJ層或者其混合物，所以保護層的厚度可以減小或者去除保護層的一部分或者全部，以4妙口熱電阻器與印刷m接接觸，從而可以提高熱傳導(dǎo)效率。因此，使得制造出能夠用較低的能量驅(qū)動液體噴射頭的高效"液體噴射系統(tǒng)"成為可能。因此，下面將要描述實施例，以便配備有具有根據(jù)本發(fā)明的新材料形成的加熱電阻器的"液體噴射系統(tǒng)"，并且保護層的一部分或全部已被去除。圖7和圖8歸意性示出液體噴射頭基體的橫截面圖，其中保護層的一部分或全部已被去除，以便提供一種"液體噴射系統(tǒng)"，其中保護層的一部分或者全部已經(jīng)被去除。圖7所示的液體噴射頭的,具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中包括通常帶有驅(qū)動電路的硅基體層(701)和形成于硅基體之上的加熱電阻器(703)的多個材料層是層疊的。更詳細的是，在根據(jù)本發(fā)明的新材料形成的加熱電阻器(703)和硅基體層(701)之間用于熱絕緣及電絕緣的絕緣層(702)形成于硅基體層(701)之上，而包括根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器(703)形成于絕緣層(702)之上。包含金屬導(dǎo)體材料的電極層(704)形成于加熱電阻器(703)之上，以便向加熱電阻器(703)提供電信號?？梢赃x擇性地在電極層和印刷液之間形成保護層的結(jié)構(gòu)以便保護電極層(704)不受印刷液的影響也是可能的，即4吏圖7中未示出。圖8示出了液體噴射頭基體的另一個實施例，其中，保護層的一部分或全部已被去除，它還具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中多個材料層包括通常帶有驅(qū)動電路的硅基體層(801)和形成于硅基體層之上的加熱電阻器(804)。更為詳細的是，在根據(jù)本發(fā)明的新材料形成的加熱電阻器(804)和硅基體層(801)之間用于熱絕緣和電絕緣的絕緣層(802)形成于硅基體層(801)之上，包括金屬導(dǎo)體材料的電極層(803)形成于絕緣層(802)之上，用于向加熱電阻器(804)提供電信號，包括根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器(804)形成于電極層(803)之上。從圖7和圖8可以明顯看出，其中去除一部分或全部f尉戶層的液體噴射頭基體的特征在于印刷液與包括根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器(703、804)直接接觸。然而，其中根據(jù)本發(fā)明去除一部分或全部保護層的液體噴射頭基體并不僅局限于圖7和圖8所示出的特定結(jié)構(gòu)，而應(yīng)包含具有各種結(jié)構(gòu)的液體噴射頭基體，其特征在于一般而言，包括根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器與印刷液直接接觸。例如，如上所述，即使保護層有選擇地形成在電極層(704)之上，使得在保持圖7所示結(jié)構(gòu)盼瞎況下，電極層(704)不與印刷液接觸，也可以明顯看出與印刷液直接接觸的加熱電阻器也落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。另外，顯而易見的是具有包括根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器的"液體噴射系統(tǒng)"并不局限于圖2中所示的如傳統(tǒng)液體噴射頭基體的特定結(jié)構(gòu)，也不局限于圖7和圖8所示的去除一部分或全部保護層的液體噴射頭基體的結(jié)構(gòu)，并且具有包括根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器的"液體噴射系統(tǒng)"落M發(fā)明的保護范圍內(nèi)。在下文中，為了評價具有由根據(jù)本發(fā)明的新材料構(gòu)成的加熱電阻器的液體噴射頭噴射液體的性能，制造了多個"液體噴射系統(tǒng)"，它們的液體噴射頭基體的結(jié)構(gòu)如圖7所示，除去了一部分或^P保護層，而不是如圖2所示的傳統(tǒng)的液體噴射頭基體的結(jié)構(gòu)，對這些"液體噴射系統(tǒng)"進行了步鵬力測i攻SST)、起泡測試(BT)以及印刷耐久性測試(PD)并且作出了評價，其結(jié)果以一個實施例的方式提供。同時，圖7中所示的加熱電阻器包括根據(jù)戰(zhàn)雌實施例制造的(Rucgm-cnOyX材料，從而歸于加熱電阻器的真正的加熱操作部分(705)的面積是674um2。圖9示出了對"液體噴射系統(tǒng)"所進行的SST測試的結(jié)果，這種系統(tǒng)具有包括上述tt實施例制造的材半4(RuO丄-cncgn的加熱電阻器。sst測試執(zhí)行了如下步驟能量脈沖的寬^/人0.5usec開始以0.1usec的單位增加以便在一秒鐘施加12000次到每個能量脈沖的寬度(從而使得驅(qū)動頻率可達12KHz)，同時將由電極層施加到加熱電阻器的驅(qū)動電壓維持在加熱操作單元(705)的每單位面積內(nèi)為常規(guī)的1.40GW/m2，然后就可以連續(xù)測量加熱電阻器的電阻。參照圖9，即使施加的能量脈沖寬度發(fā)生了變化，包含根據(jù)本發(fā)明的(RuO》^CTiO^材料的加熱電阻器幾乎沒有變化。換句話說，如果使用了包括根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器，施加到加熱電阻器的能量(即驅(qū)動電壓X時間)增加，并且即f妙卩熱電阻器的溫度升高，它的電阻幾乎不會發(fā)生變化。因此，使得制造一種會撥射也維持電學(xué)性能的可靠的"液體噴射系統(tǒng)"成為可能。另外，針對具有包含根據(jù)雌實施例形成的材料(RuO丄"(TK)y)n的加熱電阻器的"液體噴射系統(tǒng)"進行了BT測試，其條件如下用于噴射液體的驅(qū)動電壓固定在7V，能量脈沖的寬度為0.76usec，施加的電信號的驅(qū)動頻率為12KHz，并且液體被連續(xù)噴射到所制造的液體噴射頭上已被損壞的點。因此，即使這種觀ij驗是針對已去除保護層的液體噴射頭的結(jié)構(gòu)而實施的，液體也可以在平均4.5x107次的驅(qū)動期間安全的噴射。另外，如果是圖2所示的帶有傳統(tǒng)液體噴射頭基體結(jié)構(gòu)的"液體噴射系統(tǒng)"，為了真正來噴射液體，施加在加熱電阻器加熱操作單元(207)的單位面積(m2)上的驅(qū)動電壓大約應(yīng)該為4到5GW。然而，如果是具有去除了一部分或全部保護層的液體噴射頭基體結(jié)構(gòu)的"液體噴射系統(tǒng)"，只需要在加熱操作單元(207)的單位面積(m2)上施力卩1.2GW的驅(qū)動電壓就可以安封也噴射出液體。因此，得知可以獲得具剤氏功率的驅(qū)動。換句話說，從根據(jù)上述實施例的戰(zhàn)結(jié)果中可知，如果4頓包含本發(fā)明新材料的加熱電阻器，即使保護層的一部分或全部已被移除或者保護層的厚度是最小化的，也可以安全地維持化學(xué)和機械特性，包括電學(xué)特性，而且"液體噴射系統(tǒng)"可以以低功率驅(qū)動。同時，在加熱電阻器是根據(jù)本發(fā)明的新材料形成的情況下，如^itil加熱來增加溫度，貝膨成配置加熱電阻器的氧化物和由于氧化反應(yīng)造成的反應(yīng)物，該氧化反應(yīng)發(fā)生在為了將電信號傳遞至咖熱電阻器而提供的電極層(204、704、803)之間的接觸界面上，如圖2、7禾n8所示。因此，存在增加在加熱電阻器和電極之間的接觸電阻的潛在可能性。為了避免這種潛在可能性，可以在加熱電阻器和電極材料層之間的接觸界面插入接觸電阻改進層來阻止由電極材料的氧化帶來的反應(yīng)物生成。這種接觸電阻改進層可以采用金屬或者金屬氮化物，其在驅(qū)動加熱電P且器的溫度范圍內(nèi)不與包括電極材料層和根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器進行反應(yīng)，或者即使進行反應(yīng)并形成新的反應(yīng)物，其電阻也不會發(fā)生大的變化。具體地，更為地，配置"導(dǎo)電氧化物"(AOx)的相同種類的原子材料(A)單獨赫與Ti、Ta、W或它們的金屬氮化物一起被用作，接觸電阻，層的材料。在本實施例中，如果Al被用作電極材料，根據(jù)本發(fā)明實施例的(RuO丄-Cno^材料被用作配置加熱電阻器的材料，Al電極材料非常易于與繊反應(yīng)，在A1電極材料和(RuO丄-(TiOy)n材料的界面處容易地形成絕緣材料，例如A1203。(RuO丄-(TiOy、材料是一種具有非常高的電阻率10811Qcm的絕緣材料，并且具有4妙[]熱電阻器的電阻率增加很多的問題。在初期驅(qū)動液體噴射頭時，形成的A1:03可能不是絕緣的。因此，為了避免A1電極材料與(Ru(UKTiO;材料彼此直離觸，Ru-斜蟲或者與T"TiN、Ta、TaN、W、WN和WCN—起插入到配置具有撤蟲電阻改進層的加熱電阻器的(RuO丄^(TiOy)n材料和Al電極層之間，從而避免由于A1電極的氧化反應(yīng)而導(dǎo)致的接觸電阻的增加。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，如果使用通過將"導(dǎo)電氧化物"和"非導(dǎo)電氧化物"進行混合形成的新材料，就能夠提供一種加熱電阻器，它具有良好的加熱性能，并且具有可靠性的較長4OT壽命，其中電阻根據(jù)加熱的溫度間隔中的^^而產(chǎn)生的變化可以在常規(guī)的范圍內(nèi)最小化，即使重復(fù)使用很長時間，其化學(xué)及機械性能包括電學(xué)性能也可以安射也保持。另外，具有包含根據(jù)本發(fā)明的新材料的加熱電阻器的"液體噴射系統(tǒng)"可以保持性能穩(wěn)定，即使用于保護加熱電阻器的保護層的厚度最小化，或者保護層的一部分或全部已被去除以使印刷液與加熱電阻器直接接觸，并且因此，可以容易地制造用低功率驅(qū)動的高效"液體噴射系統(tǒng)"。權(quán)利要求1.一種加熱電阻器，包含具有導(dǎo)電性的導(dǎo)電氧化物(AOx)和具有絕緣或非導(dǎo)電性的非導(dǎo)電氧化物(BOy)。2、如權(quán)利要求1所述的加熱電阻器，其中，導(dǎo)電氧化物(AOJ包括至少一禾中選自下列組中的材料，所述組包括RuOx、PdOx、IrOx、PtOx、OsOx、RhOx、ReOx、ZnOx、InOx、SnOx、PtRhOx、SrRu03、I^JSn^N^W^CVZr^(Al,Mn)kO、1^003、CrSiOx、Na^CVMCrQ^Bi^uAo3、如權(quán)利要求1所述的加熱電阻器，其中，非導(dǎo)電氧化物(BOy)包括至少一種選自下列組中的材料，所述組包括A10y、TiOy、TaOy、HfOy、BaOy、VOy、MoOy、SK)y、NbOy、MgC^、FeOy、CrOy、NiOy、CuOy、ZrOy、BOy、TeOy、ZnOy、BiOy、WOy、CdOy、CoOy、LaOy、MgOy、GaOy、GeOy、SrTi03、BaTi03、順《0"，"0"，"0"Hf具A、TdP"TaA-P,LaTi03和ZnJi^0y。4、如權(quán)利要求1所述的加熱電阻器，其中，形働Q熱電阻器的材料具有良好的電阻溫度系數(shù)(TCR)的特性，從而使依照溫度的電阻變化最小。5、如權(quán)利要求1或2所述的加熱電阻器，其中，形成加熱電阻器的材料包括導(dǎo)電氧化物(AOJ，所述導(dǎo)電氧化物(ACg的電阻溫度系數(shù)(TCR)的特征在于在(+》OOppm/K至D500ppm/K的范圍內(nèi)具有最小值。6、如權(quán)利要求1所述的加熱電阻器，其中，形働口熱電阻器的材料的電阻率在10uQcm到30000uQcm的范圍內(nèi)，厚度在20A到20000A的范圍內(nèi)。7、如權(quán)利要求1所述的加熱電阻器，其中，形戯口熱電阻器的導(dǎo)電氧化物(A(》和非導(dǎo)電氧化物(BOy)的混合結(jié)構(gòu)是下列結(jié)構(gòu)之一導(dǎo)電氧化物(AQ)形成一個矩陣，而非導(dǎo)電氧化物(BOy)以微粒的形式嵌入到矩陣中；導(dǎo)電氧化物(A(》與不能被分辨的非導(dǎo)電氧化物(BOy)完全混合在一起；或者導(dǎo)電氧化物(AOJ和非導(dǎo)電氧化物(BOy)重復(fù)層疊以具有合適的厚度。8、一種液體噴射頭的基體，包括硅基體層；如I51利要求1所述的加熱電阻器，包括形j^硅基體層之上的絕緣層，并且會,由電j言號生^^熱能；向加熱電阻供電信號的電極層；和用于保護電極層和加熱電阻器的單層或多層保護層。9、如權(quán)利要求8所述的液體噴射頭的基體，包括如豐又利要求1所述的加熱電阻器，并且其中，所述基體具有加熱電阻器與印刷、tt接接觸而不需要保護層的結(jié)構(gòu)。10、如權(quán)利要求8或9所述的液體噴射頭的基體，包括如權(quán)利要求1所述的加熱電阻器，并且其中，0M基體的特征在于，與形成導(dǎo)電氧化物(AOx)同類的原子材料(A)與Ti、TiN、Ta、TaN、W、WN和WCN—起作為薄層，或者與形成導(dǎo)電氧化物(AOJ同類的原子材料(A)與蟲作為薄層插入至咖熱電阻器和電極層之間的接觸界面，以便插入可以提高接觸電阻的接觸電阻改進層。11、一種液體噴射頭，包括液體噴射頭的基體；和，于液體噴射頭基體上的液體供應(yīng)M，并且所述液體噴射頭還包括如權(quán)利要求1所述的加熱電阻器和如權(quán)利要求8、9或10所述的液體噴射頭的基體。12、一種液體噴射設(shè)備，包括液體噴射頭基體液體噴射頭，其具有設(shè)置在液體噴射頭基體上的液體供應(yīng)通遙和肯^夠向液體噴射頭基體的加熱電阻器提供電信號的電信號提供體，所述液體噴射設(shè)備還包括如權(quán)利要求1所述的加熱電阻器和如權(quán)利要求8、9或10所述的液體噴射頭基體。全文摘要本發(fā)明涉及一種加熱電阻器，其特征在于它由具有導(dǎo)電性的導(dǎo)電氧化物和具有絕緣或非導(dǎo)電性的非導(dǎo)電氧化物構(gòu)成。文檔編號H05B3/14GK101217834SQ20071008797公開日2008年7月9日申請日期2007年1月22日優(yōu)先權(quán)日2007年1月3日發(fā)明者姜相元,權(quán)世薰申請人:韓國科學(xué)技術(shù)院