微流芯片及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种微流芯片的制造方法，包括：提供衬底和盖片；在所述衬底上设置第一标记；在所述盖片上设置第二标记；在衬底上形成微流柱组和沟槽；将第一标记和第二标记对准；得到键合结构，所述微流柱组与所述盖片构成微流道；利用混合切割工艺对所述键合结构进行切割以得到独立的微流芯片。进一步的，本发明专利技术还提供一种微流芯片，包括：形成有微流柱组和沟槽的衬底和键合在所述衬底上的盖片。在本发明专利技术中，设置第一标记和第二标记并将二者对准以使所述衬底和所述盖片的晶向能够保持一致，再利用混合切割工艺切割可以避免碎屑杂质堵塞芯片内部的微流道的情况，提高了微流芯片的制造良率。良率。良率。

【技术实现步骤摘要】
微流芯片及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件制造
，特别涉及一种微流芯片及其制造方法。

技术介绍

[0002]微流控（Microfluidics）芯片，是一种利用半导体MEMS技术制作微米级别的机械结构，用来达到精确操控微尺度流体的运动，从而控制流体媒介中物质的制备、反应、检测等操作，在生物、化学、医疗等领域有广阔的应用前景。以雾化微流芯片为例，这是一种内部集成有多个微流道的芯片结构，通过微流道控制多股液体在出口处受压缩或者相交并产生碰撞从而将液体雾化成微米级液滴，通常在吸入式给药装置中应用比较广泛，雾化微流芯片被要求为喷雾稳定、雾滴细小、均匀和雾化效率高。
[0003]目前市面上制造微流芯片的方法通常是：首先将硅衬底进行微纳加工工艺形成微流道，然后将盖片，如玻璃、PDMS等对硅衬底进行覆盖以及键合，最后采用传统的砂轮划片工艺对晶圆片进行切割以得到单独的微流芯片。利用砂轮划片工艺划片时因接触式切割产生大量的热，所以需要水冷却或者水流冲洗，但是砂轮划片会产生大量的碎屑杂质，水流冲洗时容易使得碎屑杂质堵塞芯片微流道的出口和入口，造成微流芯片不良率的升高。此外，采用砂轮划片工艺切割的芯片边缘位置有崩缺，划片痕迹较宽，造成较大的划片槽损。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种微流芯片及其制造方法，以解决制造微流芯片时，芯片微流道的出口和入口被杂质堵塞的问题。另外，通过采用晶向方向一致的单晶硅材料作为盖片和衬底，解决激光隐形切割裂片以后边缘粗糙的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种微流芯片的制造方法，包括：分别提供一衬底和一盖片；在所述衬底上设置至少两个第一标记；在所述盖片上设置至少两个第二标记；刻蚀所述衬底以形成多个微流柱组和多个沟槽，所述沟槽设于所述微流柱组的两相对侧；将所述第一标记和所述第二标记一一对应地上下对准以使所述衬底的晶向与所述盖片的晶向一致；利用键合工艺将所述盖片键合在所述衬底上以得到键合结构，其中，所述微流柱组与所述盖片构成微流道，一侧的所述沟槽与所述盖片构成流道入口，另一侧的所述沟槽与所述盖片构成流道出口；利用混合切割工艺对所述键合结构进行切割以得到多个独立的微流芯片。
[0006]可选的，在所述微流芯片的制造方法中，所述衬底的材质和所述盖片的材质均为单晶硅。
[0007]可选的，在所述微流芯片的制造方法中，在所述衬底上设置所述第一标记的步骤
包括：在所述衬底上形成第一保护层和第一光刻胶层；利用掩模版对所述第一光刻胶层进行光刻以在所述第一光刻胶层中形成至少两个第一开口；根据所述第一开口，对所述第一保护层和所述衬底进行刻蚀以在所述衬底上形成至少两个所述第一标记。
[0008]可选的，在所述微流芯片的制造方法中，在所述盖片上设置所述第二标记的步骤包括：在所述盖片上形成第二保护层和第二光刻胶层；利用与形成所述第一标记相同的掩模板对所述第二光刻胶层进行光刻以在所述第二光刻胶层中形成至少两个第二开口；根据所述第二开口，利用与形成所述第一标记相同的刻蚀工艺对所述盖片进行刻蚀以在所述盖片上形成至少两个第二标记。
[0009]可选的，在所述微流芯片的制造方法中，利用混合切割工艺对所述键合结构进行切割的步骤包括：第一步骤：利用红外摄像头透过所述键合结构的表面来确定所述第二标记、所述第一标记、所述微流柱组和所述沟槽的位置从而确定各所述微流芯片的边界位置；第二步骤：根据所述微流芯片的边界位置，沿Y轴方向对所述键合结构进行激光隐形切割，直至所述键合结构表面的不同区域均完成所述激光隐形切割，其中，所述流道入口和所述流道出口均位于所述键合结构沿Y轴方向的激光切割线上；第三步骤：根据所述微流芯片的边界位置，沿X轴方向对所述键合结构进行机械切割直至所述键合结构表面的不同区域均完成所述机械切割以得到多个条状的键合芯片；第四步骤：沿所述键合芯片上的激光切割线，对所述键合芯片施加外力进行裂片，以使所述键合芯片分隔成若干独立的微流芯片。
[0010]可选的，在所述微流芯片的制造方法中，在所述第二步骤中，对所述键合结构进行激光隐形切割的步骤包括：沿Y轴方向对所述键合结构的不同表面位置进行聚焦并打激光点以得到多条沿Y轴方向的隐形切割线；在所述键合结构表面的所有激光点位置，沿Z轴方向对所述键合结构的不同厚度位置进行聚焦打点。
[0011]可选的，在所述微流芯片的制造方法中，所述激光隐形切割的工艺参数包括：激光功率为300mW~1500mW；隐形切割激光所在平台的移动速度为300mm/s~600mm/s；所述激光点的光斑直径小于或者等于15μm。
[0012]可选的，在所述微流芯片的制造方法中，利用范德华力键合工艺将所述盖片键合在所述衬底上以得到所述键合结构。
[0013]可选的，在所述微流芯片的制造方法中，所述衬底的厚度为100μm~1000μm；所述盖片的厚度为100μm~1000μm。
[0014]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种微流芯片，包括：衬底，所述衬底上形成有微流柱组和沟槽，所述沟槽设于所述微流柱组的两相对侧；以
及盖片，所述盖片通过键合工艺键合在所述衬底上并且所述衬底的晶向与所述盖片的晶向一致，其中，所述微流柱组与所述盖片构成微流道，一侧的所述沟槽与所述盖片构成流道入口，另一侧的所述沟槽与所述盖片构成流道出口。
[0015]综上，本专利技术提供一种微流芯片的制造方法，包括：提供衬底和盖片；在所述衬底上设置第一标记；在所述盖片上设置第二标记；在衬底上形成微流柱组和沟槽；将所有的第一标记和第二标记对准；利用键合工艺将所述盖片键合在所述衬底上以得到键合结构，所述微流柱组与所述盖片构成微流道；利用混合切割工艺对所述键合结构进行切割以得到独立的微流芯片。进一步的，本专利技术还提供一种微流芯片，包括：形成有微流柱组和沟槽的衬底和键合在所述衬底上的盖片，所述衬底的晶向与所述盖片的晶向一致。在本专利技术中，设置第一标记和第二标记并将二者对准以使所述衬底和所述盖片的晶向能够保持一致，再利用混合切割工艺切割可以避免碎屑杂质堵塞芯片内部的微流道的情况，提高了微流芯片的制造良率。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例的微流芯片的制造方法的流程图；图2是本专利技术实施例的衬底的俯视示意图；图3是本专利技术实施例的盖片的俯视示意图；图4是本专利技术实施例的微流芯片的结构示意图；其中，附图标记说明如下：100-微流芯片，110-衬底，111-流道入口，112-流道出口，113-微流柱组，120-盖片，200-第一标记，210-第二标记。
具体实施方式
[0017]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的微流芯片及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
[0018]本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流芯片的制造方法，其特征在于，包括：分别提供一衬底和一盖片；在所述衬底上设置至少两个第一标记；在所述盖片上设置至少两个第二标记；刻蚀所述衬底以形成多个微流柱组和多个沟槽，所述沟槽设于所述微流柱组的两相对侧；将所述第一标记和所述第二标记一一对应地上下对准以使所述衬底的晶向与所述盖片的晶向一致；利用键合工艺将所述盖片键合在所述衬底上以得到键合结构，其中，所述微流柱组与所述盖片构成微流道，一侧的所述沟槽与所述盖片构成流道入口，另一侧的所述沟槽与所述盖片构成流道出口；利用混合切割工艺对所述键合结构进行切割以得到多个独立的微流芯片。2.根据权利要求1所述的微流芯片的制造方法，其特征在于，所述衬底的材质和所述盖片的材质均为单晶硅。3.根据权利要求1所述的微流芯片的制造方法，其特征在于，在所述衬底上设置所述第一标记的步骤包括：在所述衬底上形成第一保护层和第一光刻胶层；利用掩模版对所述第一光刻胶层进行光刻以在所述第一光刻胶层中形成至少两个第一开口；根据所述第一开口，对所述第一保护层和所述衬底进行刻蚀以在所述衬底上形成至少两个所述第一标记。4.根据权利要求3所述的微流芯片的制造方法，其特征在于，在所述盖片上设置所述第二标记的步骤包括：在所述盖片上形成第二保护层和第二光刻胶层；利用与形成所述第一标记相同的掩模板对所述第二光刻胶层进行光刻以在所述第二光刻胶层中形成至少两个第二开口；根据所述第二开口，利用与形成所述第一标记相同的刻蚀工艺对所述盖片进行刻蚀以在所述盖片上形成至少两个第二标记。5.根据权利要求1所述的微流芯片的制造方法，其特征在于，利用混合切割工艺对所述键合结构进行切割的步骤包括：第一步骤：利用红外摄像头透过所述键合结构的表面来确定所述第二标记、所述第一标记、所述微流柱组和所述沟槽的位置从而确定各所述微流芯片的边界位置；第二步骤：根据所述微流芯片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：范谦，曹荣兵，倪贤锋，华斌，顾星，
申请(专利权)人：苏州汉骅半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：