微流体致动器的异质整合芯片制造技术

一种微流体致动器的异质整合芯片，包含：一第一基板，具有一第一腔体；一第一绝缘层，设置于第一基板上；一第一导电层，设置于第一绝缘层上，并具有至少一电极垫片；一压电层，设置于第一导电层上；一第二导电层，设置于压电层上；一第二基板，接合于第一基板，借以定义出一第二腔体，并具有一喷孔、一流体流道以及一第三腔体；一接合层，接合于第一基板与第二基板之间；一控制元件，设置于第二基板中；至少一穿孔槽，由至少一电极垫片贯穿至第二基板；以及至少一导电体，填充于至少一穿孔槽中。填充于至少一穿孔槽中。填充于至少一穿孔槽中。

【技术实现步骤摘要】
微流体致动器的异质整合芯片


[0001]本案关于一种整合芯片，尤指一种使用微机电半导体制程制作的微流体致动器的异质整合芯片。

技术介绍

[0002]目前于各领域中无论是医药、电脑科技、打印、能源等工业，产品均朝精致化及微小化方向发展，其中微型帮浦产品所包含的微流体致动器为其关键技术。
[0003]随着科技的日新月异，流体输送结构的应用上亦愈来愈多元化，举凡工业应用、生医应用、医疗保健、电子散热、生活电子产品
……
等，甚至近来热门的行动穿戴装置亦可见它的踨影，可见传统的流体致动器已渐渐有朝向装置微小化、流量极大化的趋势。
[0004]现有技术中已发展多种微机电半导体制程制出的微流体致动器，然而，如何整合微流体致动器本体与控制元件(如微控器、控制电路)的整合，仍为发展的重要内容。

技术实现思路

[0005]本案的主要目的是提供一种微流体致动器的异质整合芯片，与以半导体制程等制作的MOS电路IC或微控制器等，以硅穿孔(TSV)封装技术结合而成。
[0006]本案的一广义实施态样为一种微流体致动器的异质整合芯片，包含一第一基板、一第一绝缘层、一第一导电层、一压电层、一第二导电层、一第二基板、一接合层、一控制元件、至少一穿孔槽以及至少一导电体。第一基板，具有第一腔体。第一绝缘层，设置于第一基板上。第一导电层，设置于第一绝缘层上，并具有至少一电极垫片。压电层，设置于第一导电层上。第二导电层，设置于压电层上。第二基板，接合于第一基板，借以定义出第二腔体，并具有喷孔、流体流道以及第三腔体。接合层，接合于第一基板与第二基板之间。控制元件，设置于第二基板中。至少一穿孔槽，由至少一电极垫片贯穿至第二基板。至少一导电体，填充于至少一穿孔槽中。
[0007]本案的另一广义实施态样为一种微流体致动器的异质整合芯片，包含一第一基板、一第一绝缘层、一第一导电层、一压电层、一第二导电层、一第二基板、一控制元件、至少一穿孔槽以及至少一导电体。第一基板，具有至少一第一腔体。第一绝缘层，设置于第一基板上。第一导电层，设置于第一绝缘层上，并具有至少一电极垫片。压电层，设置于第一导电层上。第二导电层，设置于压电层上，第一导电层、压电层、第二导电层定义出至少一致动区。第二基板，接合于第一基板，借以定义出至少一第二腔体，并具有至少一喷孔、至少一流体流道以及至少一第三腔体，第一基板的至少一第一腔体、第二基板的至少一第二腔体、至少一喷孔、至少一流体流道以及至少一第三腔体与至少一致动区位置相对应。控制元件，设置于第二基板中。至少一穿孔槽，由至少一电极垫片贯穿至第二基板。至少一导电体，填充于至少一穿孔槽中。
附图说明
[0008]图1为本案微流体致动器的异质整合芯片的第一实施例的剖面示意图。图2A至图3F为本案第一实施例的制造步骤分解示意图。图4为本案第一实施例的微流体致动结构的剖面示意图。图5A及图5B为本案第一实施例的不同深度态样示意图。图6为本案第一实施例的流体流动示意图。图7为本案微流体致动器的异质整合芯片的第二实施例的部分立体俯视图。图8为本案第二实施例的流体流动示意图。图9为本案微流体致动器的异质整合芯片的第三实施例的剖面示意图。图10A至图10C为本案第三实施例的不同结构态样的局部立体示意图。图11为本案微流体致动器的异质整合芯片的第四实施例的剖面示意图。图12A至图12C为本案第四实施例的不同接合态样的局部立体爆炸示意图。附图标记说明
[0009]10、10'、10”、100、100a、100b、100c：微流体致动器的异质整合芯片1a：第一基板1b：第一绝缘层1c：第一导电层1d：压电层1e：第二导电层1f：接合层1g：接合凹槽11a：第一腔体2a：第二基板21a：流体流道22a：第二腔体23a：第三腔体24a：喷孔25a：接合凸件26a：过滤结构2b：第一遮罩层2c：第二遮罩层21c：遮罩区3：控制元件4：穿孔槽5：导电体6：布线体7：保护层8：阀层8a：阀区
9：致动单元D：漏极区D'：漏极电极垫片G：栅极区G'：栅极电极垫片M：致动区P1：第一深度Q1：第二深度R1：第三深度S：源极区S'：源极电极垫片
具体实施方式
[0010]体现本案特征与优点的实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。
[0011]请参阅图1，于本案第一实施例中，本案微流体致动器的异质整合芯片10，是由一第一基板1a、一第一绝缘层1b、一第一导电层1c、一压电层1d、一第二导电层1e、一接合层1f、一第二基板2a、一控制元件3、至少一穿孔槽4、至少一导电体5以及至少一布线体6组合而成。
[0012]值得注意的是，于本案第一实施例中，微流体致动器的异质整合芯片10包含一保护层7，用以保护第二基板2a、控制元件3以及布线体6，但不以此为限，于其他实施例中，保护层7的设置可依设计需求而增减。此外，于本案第一实施例中，微流体致动器的异质整合芯片10更包含一阀层8，阀层8内具有至少一阀区8a，阀区8a内具有一逆止阀，用以防止流体传输过程中逆流，但不以此为限，于其他实施例中，阀层8与阀区8a的设置可依设计需求而变更。
[0013]另外值得注意的是，于本案第一实施例中，微流体致动器的异质整合芯片10包含单一个致动单元9，但不以此为限，于其他实施例中，微流体致动器的异质整合芯片10可由多个致动单元9串联、并联、串并联组合而成。
[0014]请参阅图2A至图2D，第一基板1a包含至少一第一腔体11a，于下列实施例中的第一腔体11a的数量是使用一个做举例说明，但不以此为限。第一导电层1c、压电层1d、第二导电层1e利用光刻及蚀刻制程定义出至少一致动区M，于下列实施例中的致动区M的数量是使用一个做举例说明，但不以此为限。于本案第一实施例中，第一基板1a包含一第一腔体11a，利用光刻及蚀刻制程制出。值得注意的是，于本案第一实施例中，第一基板1a为一硅基材，但不以此为限，于其他实施例中，第一基板1a的材料可依设计需求而变更。第一绝缘层1b设置于第一基板1a上。值得注意的是，于本案第一实施例中，第一绝缘层1b为一氮化硅材料，但不以此为限，于其他实施例中，第一绝缘层1b的材料可依设计需求而变更。第一导电层1c设置于第一绝缘层1b上，并具有至少一电极垫片(S'、D'、G')，于本案第一实施例中，第一导电层1c具有三个电极垫片(S'、D'、G')，但不以此为限。值得注意的是，于本案第一实施例中，
第一导电层1c为一导电材料，如钛/白金(Ti/Pt)，但不以此为限，于其他实施例中，第一导电层1c的材料可依设计需求而变更。压电层1d设置于第一导电层1c上。值得注意的是，于本案第一实施例中，压电层1d为一压电材料，如锆钛酸铅(PZT)的薄膜或块材，但不以此为限，于其他实施例中，压电层1d的材料可依设计需求而变更。第二导电层1e设置于压电层1d上。值得注意的是，于本案第一实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流体致动器的异质整合芯片，包含：一第一基板，具有一第一腔体；一第一绝缘层，设置于该第一基板上；一第一导电层，设置于该第一绝缘层上，并具有至少一电极垫片；一压电层，设置于该第一导电层上；一第二导电层，设置于该压电层上；一第二基板，接合于该第一基板，借以定义出一第二腔体，并具有一喷孔、一流体流道以及一第三腔体；一接合层，接合于该第一基板与该第二基板之间；一控制元件，设置于该第二基板中；至少一穿孔槽，由该至少一电极垫片贯穿至该第二基板；以及至少一导电体，填充于该至少一穿孔槽中。2.如权利要求1所述的微流体致动器的异质整合芯片，其特征在于，该第一基板与该第二基板分别为一硅基板。3.如权利要求1所述的微流体致动器的异质整合芯片，其特征在于，该第一绝缘层为一氮化硅材料。4.如权利要求1所述的微流体致动器的异质整合芯片，其特征在于，该控制元件为一金属氧化物半导体场效晶体管。5.如权利要求1所述的微流体致动器的异质整合芯片，其特征在于，更包含至少一布线体，电性连接于该控制元件与该至少一导电体之间。6.如权利要求1所述的微流体致动器的异质整合芯片，其特征在于，该第一腔体的一第一深度介于50μm～200μm之间。7.如权利要求1所述的微流体致动器的异质整合芯片，其特征在于，该接合层的一第二深度介于10μm～35μm之间。8.如权利要求1所述的微流体致动器的异质整合芯片，其特征在于，该接合层底部至该第二基板底部的一第三深度介于370μm～525μm之间。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：莫皓然，戴贤忠，方麟辉，韩永隆，黄启峰，郭俊毅，林宗义，谢锦文，
申请(专利权)人：研能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：