[發明專利]內嵌通道微懸臂梁的一種并聯結構及加工方法

在審

• 申請號: 201910036305.0
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109896498A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 郝秀春;蔣緯涵
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了內嵌通道微懸臂梁的一種并聯結構及加工方法，屬于MEMS領域。本發明是在微懸臂梁的內部形成微通道，將微流控芯片集成于微懸臂梁傳感器內，并且兩個及以上微懸臂梁的自由度相連。此種微懸臂梁的并聯結構是采用一種基于SON結構的加工方法來制造的，可以同時形成微通道和蓋板。同時與微流控芯片技術結合起來，可以實現微納粒子、細胞等的分離、監測與檢測。微懸臂梁總體結構包括：微懸臂梁的固定端、內嵌通道、內嵌通道的襯底和蓋板，以及內嵌通道的入口和出口。本發明是一種新型的微懸臂梁結構，加工方法更加簡潔，將微流控芯片技術與微懸臂梁傳感器技術相結合，應用領域大大增加，同時檢測精度也極大地提高。

技術領域

本發明主要涉及到集成電路中MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)領域，特指一種新型的內嵌通道式的微懸臂梁裝置、加工方法。

背景技術

隨著微納米技術的快速發展，一種新型的交叉學科微機電系統技術-MEMS技術得到了飛速的發展。到1990年代，以微壓力傳感器和微加速度傳感器為代表的微機電傳感器憑借低成本、小體積、高性能的優勢，成為精密傳感器發展的主流。較成功的微機電傳感器，如諧振式壓力傳感器和力平衡式電容微加速度傳感器都采用了微懸臂梁結構。微懸臂梁裝置作為一種最簡單的MEMS器件之一，也是構建其他復雜MEMS器件的基本單元，一切的MEMS技術的優點都在它身上得以體現，對微懸臂梁的研究也在更加的深入。

傳統的微懸臂梁傳感器主要為矩形狀，在單晶硅的微懸臂梁骨架上鍵合一層特異性的吸附層，利用分子的特異吸附性將被測分子吸附到吸附層，從而達到檢測分子的目的。但這種微懸臂梁的不足之處在于無法對液相的檢測物進行檢測，且無法工作在液體環境中。微流控芯片的目標是把整個化驗室的功能,包括采樣、稀釋、加試劑、反應、分離、檢測等集成在微芯片上，是當前微全分析系統領域發展的重點，但其缺少傳感的特性。

申請號為2016104117634的專利文獻中公開了“一種稱量DNA分子質量的微懸臂梁裝置”，所提出的微懸臂梁裝置上層有所需要稱重DNA的吸附層，自由端上下側各有一個微位移傳感器，通過DNA吸附層吸附所稱量的DNA分子，從而使微懸臂梁自由端發生彎曲形變，再由微位移傳感器檢測出形變量。但是，這種微懸臂梁裝置在DNA分子吸附層上的加工過于繁瑣，且DNA分子吸附層吸附DNA分子容易出現誤差，微位移傳感器的檢測精度不夠高，容易產生較大的誤差。

發明內容

為了將微流控芯片的功能與微懸臂梁傳感特性合二為一，發明了一種新型的內嵌通道式硅微懸臂梁。包括：微懸臂梁的固定端102、內嵌通道105、內嵌通道的襯底和蓋板103，以及內嵌通道的微流體入口101和微流體出口100。其中內嵌通道和蓋板為一體結構。該微梁可以陣列加工，分別用作測試梁和參考梁。該梁可為等截面梁。該微懸臂梁可以實現微流體的分離、檢測；微納粒子的質量檢測；生物細胞的質量檢測及生長狀況的監測等，也可以液體環境中進行檢測。

本發明的另一個目的在于提供了一種內嵌通道式微懸臂梁的加工方法。采用SOI(Silicon On Insulator)晶圓來加工內嵌通道式微懸臂梁，主要包括光刻、刻蝕、退火加工處理、釋放結構層等步驟。

本發明的一種內嵌通道式的微懸臂梁的技術方案為：包括相連接的固定端(102)和梁，所述梁至少為兩個，所述梁均有固定端(102)，梁可以互連也可單獨配置；各梁的自由端連接在一起；各梁的內部通道在梁的自由端處相交；所述梁的底部是襯底，梁的上端面是蓋板(103)，襯底和蓋板(103)之間為內嵌通道(105)，內嵌通道(105)至少帶有內嵌通道微流體入口(101)，所述襯底、蓋板(103)和固定端(102)為一體結構。

進一步，整個內嵌通道(105)根據需要成一字型，或者矩形通道，或者環形通道，或者蛇形通道，或者樹狀型通道，或者十字分叉通道。

進一步，所述梁為等截面梁或者變截面梁。