微流体器件制造技术

在此公开的实施例涉及一种微流体器件，该微流体器件包括：喷嘴板，包括电介质层、衬底层和喷嘴；腔室本体，所述腔室本体包括半导体衬底、在所述半导体衬底之上的电介质层、以及在所述电介质层之上的半导体层；腔室，至少部分地形成在所述半导体层中并且由所述喷嘴板所覆盖，所述腔室与所述喷嘴流体连通；流体入口，包括穿过所述腔室本体并且与所述腔室流体连通的孔口。

【技术实现步骤摘要】


实施例涉及微流体递送器件。

技术介绍

微流体递送器件通常用于液体分配应用中，诸如在喷墨打印机中分配墨水。微流体递送系统可以包括诸如贮存器之类的流体保持结构，以及诸如微流体递送器件之类的递送结构。流体保持结构和递送结构均与流体直接接触以用于分配。这些结构通常由包括聚合物的有机材料制成。
许多墨水或其他流体与这些聚合物材料是不兼容的。在基于聚合物的微流体递送器件使用不兼容的墨水和其他流体、特别是有机流体可以引起对这些器件的过早损坏，并且可以减少其使用寿命。例如，有机流体可以侵蚀聚合物结构并且改变递送器件的尺寸。这可以使得递送器件的效率和精确度随着时间变化而降低。此外，流体可以与聚合物结构反应，弱化或者另外损坏了结构。流体也可以拾取来自聚合物结构的污染物，这对于流体具有不希望的效应。

技术实现思路

鉴于上述内容，在此公开的一个或多个实施例涉及一种包括与广泛流体组群具有兼容性的结构的微流体递送器件。在一些实施例中，微流体递送器件被设计为使得有机聚合物无法与所分配的流体接触。
根据本公开的一个方面，提供一种微流体器件，包括：喷嘴板，包括电介质层、衬底层和喷嘴；腔室本体，所述腔室本体包括半导体衬底、在所述半导体衬底之上的电介质层、以及在所述电介质层之上的半导体层；腔室，至少部分地形成在所述半导体层中并且由所述喷嘴板所覆盖，所述腔室与所述喷嘴流体连通；流体入口，包括穿过所述腔室本体并且与所述腔室流体连通的孔口。
可选地，所述腔室包括顶部、底部和侧壁；以及所述腔室顶部是所述喷嘴电介质层的表面，所述腔室的所述底部是所述腔室电介质层的表面；以及所述侧壁的至少一部分包括所述半导体层的一部分。
可选地，所述半导体层是外延多晶硅的层，并且所述半导体衬底是硅衬底。
可选地，所述喷嘴电介质层和所述腔室电介质层包括二氧化硅。
可选地，所述腔室电介质层包括下部电介质层和上部电介质层、以及在它们之间的埋设硅布线，所述埋设硅布线包括加热部分以及互连部分。
可选地，所述加热部分是多晶硅材料，并且所述互连部分是硅化物材料。
可选地，进一步包括：接合焊盘；加热器；以及沟槽，在所述腔室本体中，将所述接合焊盘与所述腔室本体电隔离。
可选地，所述喷嘴板包括在所述接合焊盘之上的焊盘接入结构。
可选地，进一步包括：腔室本体接合环，形成在所述腔室本体的所述半导体层的上表面上，以及喷嘴板接合环，形成在所述喷嘴电介质层的下表面上，所述腔室本体接合环接合至所述喷嘴板接合环。
根据本公开的另一方面，提供一种微流体器件，包括：喷嘴板，包括电介质层、衬底层和喷嘴，所述电介质层位于所述衬底层的表面上；腔室本体，包括在半导体层中的开口，所述腔室本体耦合至所述喷嘴板；腔室，由所述腔室本体中的所述开口与所述喷嘴板所限定，所述腔室被配置用于保持流体；以及流体入口，由穿过所述腔室本体的开口所界定，所述喷嘴通过所述腔室与所述流体入口流体连通。
可选地，进一步包括，在所述腔室本体中的加热器部件，所述加热器部件被配置用于加热所述腔室中的流体以通过所述喷嘴排出流体。
可选地，所述加热器部件面向所述喷嘴。
可选地，所述半导体材料包括硅。
可选地，所述腔室本体包括硅衬底、在所述硅衬底之上的电介质层、以及在所述电介质层之上的硅层。
可选地，所述腔室本体通过金属接合焊盘被耦合至所述喷嘴板。
通过使用根据本公开的实施例的技术方案，可以克服
技术介绍
部分中描述的缺陷中的至少一部分，并且获得相应的技术效果。
附图说明
当结合附图时从以下详细说明书将使得本公开的前述和其他特征及优点如变得更好理解一样更易于知晓。
图1是根据本公开一个实施例的流体腔室的示意截面图；以及
图2A－图2I是根据本公开一个实施例的在制造工艺不同阶段处图1的流体腔室的示意图。
具体实施方式
在以下说明书中，阐述某些特定细节以便于提供对本公开各个实施例的彻底完整理解。然而，本领域技术人员将理解的是，本公开可以不采用这些具体细节而实施。在其他情形中，并未详细描述与电子部件、半导体制造和MEMS制造相关联的已知结构以避免不必要地模糊本公开实施例的描述说明。
说明书全文中涉及“一个实施例”或“一实施例”意味着结合实施例所述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，说明书全文中各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”并非必须均涉及相同的实施例。此外，特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非上下文明确给出相反指示。也应该注意的是，术语“或”通常以包括“和/或”的含义而采用，除非上下文明确给出相反指示。
在附图中，等同的附图标记标识相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置无需按照比例绘制。
参照图1，示出了微流体递送器件100。总体而言，配置微流体递送器件100以接收来自流体贮存器165的流体，并且分配或排出少量所接收的流体。可以用于微流体递送器件100中的流体包括但不限于墨水、香水、医药流体、以及任何其他可分配流体。该递送器件的一个用途是喷墨打印机头。其他潜在用途包括用于香水或用于医疗应用的喷雾器，诸如吸入器，以及其他液体分配应用。
微流体递送器件100包括喷嘴板110和腔室本体150。喷嘴板110包括可以由硅晶片或玻璃形成的衬底层112，以及可以为氧化物沉积(诸如氧化硅)的电介质层114。喷嘴板110也包括喷嘴120和焊盘接入开口115，均形成作为延伸穿过喷嘴板110的开口。
腔室本体150包括硅衬底152。第一电介质层154和第二电介质层156均位于硅衬底152上。第一电介质层154和第二电介质层156可以包括氧化硅。
腔室本体150进一步包括导电互连部件160，其在一个实施例中是埋设的多晶硅布线。导电互连部件160耦合至加热器部件162，在一个实施例中是非硅化的多晶硅。加热器部件162布置在喷嘴下方在第一电介质层154和第二电介质层156之间。
第二电介质层156在至少一个位置处具有开口158以在此提供导电路径至导电互连部件160和加热器部件162。在开口158处是去往导电互连部件160的电接触159。
外延硅生长层170形成在第二电介质层156的顶部上。就此而言，形成了绝缘体上硅(SOI)结构。流体腔室172位于第二电介质层153之上，其中由外延硅生长层170界定侧壁。流体腔室172的侧表面174形成在外延硅生长层170中。
腔室本体150的底表面包括耦合至贮存器165的流体入口164。流体入口164与流体腔室172和流体贮存器165流体连通。就此而言，流体入口164使得贮存器165与流体腔室172流体连通。
流体入口164是延伸穿过硅衬底层152以及第一电介质层154和第二电介质层156的穿通开口。腔室本体150也可以包括在外延层170中的沟槽175。沟槽175可以辅助电隔离接合焊盘180和从围绕流体腔室172的结构穿过外延层170和互连部件160至加热器部件162的导电路径。
在外延硅生长层170的顶部上是接合环182、184以及接合焊盘180。接合焊盘180是如本领域已知的导电层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流体器件，其特征在于，包括：喷嘴板，包括电介质层、衬底层和喷嘴；腔室本体，所述腔室本体包括半导体衬底、在所述半导体衬底之上的电介质层、以及在所述电介质层之上的半导体层；腔室，至少部分地形成在所述半导体层中并且由所述喷嘴板所覆盖，所述腔室与所述喷嘴流体连通；流体入口，包括穿过所述腔室本体并且与所述腔室流体连通的孔口。

【技术特征摘要】
2014.11.03 US 14/531,8301.一种微流体器件，其特征在于，包括：
喷嘴板，包括电介质层、衬底层和喷嘴；
腔室本体，所述腔室本体包括半导体衬底、在所述半导体衬底之上的电介质层、以及在所述电介质层之上的半导体层；
腔室，至少部分地形成在所述半导体层中并且由所述喷嘴板所覆盖，所述腔室与所述喷嘴流体连通；
流体入口，包括穿过所述腔室本体并且与所述腔室流体连通的孔口。
2.根据权利要求1所述的微流体器件，其特征在于，所述腔室包括顶部、底部和侧壁；以及所述腔室顶部是所述喷嘴电介质层的表面，所述腔室的所述底部是所述腔室电介质层的表面；以及所述侧壁的至少一部分包括所述半导体层的一部分。
3.根据权利要求2所述的微流体器件，其特征在于，所述半导体层是外延多晶硅的层，并且所述半导体衬底是硅衬底。
4.根据权利要求3所述的微流体器件，其特征在于，所述喷嘴电介质层和所述腔室电介质层包括二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的微流体器件，其特征在于，所述腔室电介质层包括下部电介质层和上部电介质层、以及在它们之间的埋设硅布线，所述埋设硅布线包括加热部分以及互连部分。
6.根据权利要求5所述的微流体器件，其特征在于，所述加热部分是多晶硅材料，并且所述互连部分是硅化物材料。
7.根据权利要求1所述的微流体器件，其特征在于，进一步包括：
接合焊盘；
加热器；以及
沟槽，在所述腔室本体中，将所述接合焊盘与所述腔室本体电...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·法拉利，L·M·卡斯托尔迪，P·菲拉里，M·卡米纳蒂，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：意大利;IT