[發明專利]一種微機電系統微流體裝置及其制作方法

在審

• 申請號: 202210946135.1
• 申請日: 2022-08-08
• 公開（公告）號: CN115178314A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 樊永輝;汪發進;陳果
• 申請（專利權）人: 深圳市麥科思技術有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 深圳壹舟知識產權代理事務所(普通合伙) 44331
• 代理人: 仉玉新

本發明屬于微流體裝置技術領域，尤其涉及一種微機電系統微流體裝置及其制作方法，該制作方法包括以下步驟：提供襯底，在襯底上制作諧振器；在諧振器上制作第一光刻膠層，在第一光刻膠層的表面上制作腔壁；在腔壁的表面上制作第二光刻膠層，第二光刻膠層上加工有第一通孔，通過第一通孔在腔壁上制作出噴嘴，去除第一光刻膠層和第二光刻膠層，第一光刻膠層去除后形成一第一空腔，噴嘴連通至第一空腔，制作得到微機電系統微流體裝置。本發明采用半導體工藝制作微機電系統微流體裝置，襯底可以使用大尺寸的硅晶圓，利于大規模生產，降低成本。

技術領域

本發明屬于微流體裝置技術領域，尤其涉及一種微機電系統微流體裝置及其制作方法。

背景技術

微流體技術與裝置應用廣泛，例如，在石油和天然氣工業領域研究原油和鹽水通過多孔介質的行為和在國際空間站的微重力檢查。目前，微流體技術與裝置在生物與醫學領域正得到越來越廣泛的應用，從藥物研究到藥物輸送，從抗體研究到抗原檢測，從器官芯片到生命檢測，從基因測序到基因傳遞，從單細胞裂解到人工器官的3D打印等等。

微流體系統通過使用微機電(MEMS)器件工作。不同類型泵以1μL/分鐘至10,000μL/分鐘的速度精確移動器件內的液體。在器件內部，有微流體通道可以處理液體，例如混合、化學或物理反應。液體可能攜帶微小顆粒，例如細胞或納米顆粒。該微流體裝置使得這些顆粒的處理，例如，捕獲和癌細胞的集合從血液中的正常細胞。

基于MEMS技術的微流體裝置，其長度或寬度從1厘米(0.5英寸)到10厘米(4英寸)。芯片厚度范圍從大約0.5毫米(1/64英寸)到5毫米(1/4英寸)。微流控器件內部有細如發絲的微通道，這些微通道通過芯片上稱為入口/出口端口的孔與外部相連。MEMS器件有壓電或由熱塑性塑料制成，例如石英、壓電陶瓷、丙烯酸、玻璃、或PDMS等。3D打印可用于生產微流控芯片，盡管它在最小特征尺寸、表面粗糙度、光學透明度或材料選擇方面存在嚴重限制。

現有的微流體裝置為傳統的MEMS工藝，存在工藝穩定性、可靠性、一致性差、制造成本高、體積大、重量大等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微機電系統微流體裝置及其制作方法，旨在解決現有技術中的微流體裝置為傳統的MEMS工藝的技術問題。

為實現上述目的，本發明實施例提供的一種微機電系統微流體裝置的制作方法，包括以下步驟：

提供襯底，在所述襯底上制作諧振器；

在所述諧振器上制作第一光刻膠層，在所述第一光刻膠層的表面上制作腔壁；

在所述腔壁的表面上制作第二光刻膠層，所述第二光刻膠層上加工有第一通孔，通過所述第一通孔在所述腔壁上制作出噴嘴，去除所述第一光刻膠層和所述第二光刻膠層，所述第一光刻膠層去除后形成一第一空腔，所述噴嘴連通至所述第一空腔，制作得到所述微機電系統微流體裝置。

可選地，在所述襯底上制作所述諧振器的步驟中包括：

在所述襯底上制作第二空腔，在所述第二空腔上制作所述下電極，在所述下電極上制作所述壓電層，在所述壓電層上制作所述上電極，在所述壓電層上制作第二通孔，從所述第二通孔中引出所述第一導電層，所述第一導電層電連接所述下電極，沿所述上電極的外延方向制作出所述第二導電層，所述第二導電層電連接所述上電極。

可選地，在所述襯底上制作所述第二空腔包括以下步驟：薄膜生長、光刻和刻蝕；所述下電極和/或所述上電極的制作工藝選自金屬蒸鍍工藝、濺射工藝、原子層沉積工藝、CVD工藝、金屬剝離工藝或金屬刻蝕工藝中的任意一種；所述第一導電層和/或所述第二導電層的制作工藝選自CVD工藝、PVD工藝、濺射工藝、蒸鍍工藝或電鍍工藝中的任意一種；在所述壓電層上制作所述第二通孔包括以下步驟：光刻工藝、刻蝕所述壓電層和光刻膠去除。