一种电容式微流体压力传感器、制备方法及其微流体芯片技术

一种电容式微流体压力传感器、制备方法及其微流体芯片，包括上、中、下三层结构，其制备方法包括：对上中下三层晶圆进行加工形成三层晶圆键合，再通过磁控溅射形成引线焊盘，最后再进行切割，实现微流体压力传感器的制备；分别对上层晶圆、中间层晶圆、下层晶圆的制备。本发明专利技术在不破坏微通道形状的情况下，与微流体芯片进行集成，实现对微流体压力的原位实时动态测量。该压力传感器压力测点直径范围在几百到几千微米，分辨率达到1Pa。该微流体压力传感器为硅基压力传感器，使用玻璃材料作为上盖板，实现微流体芯片的可视化。相比PDMS等聚合物基微流控芯片所使用的微流体压力传感器，该传感器回滞小，响应时间少，结构尺寸精度更高。结构尺寸精度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种电容式微流体压力传感器、制备方法及其微流体芯片


[0001]本专利技术涉及一种电子元器件及其制备方法和应用，尤其是涉及一种电容式微流体压力传感器、制备方法及其微流体芯片。

技术介绍

[0002]微流体芯片技术是研究如何将实验室仪器缩小到芯片上，在微观尺寸下控制、操作和检测复杂流体的技术，是MEMS技术的重要分支。微流体芯片技术凭借其耗时少、微用量、高通量、精度高以及易于集成等诸多优点，在药物分析、化学合成、微通道换热、生物检测等领域体现出了独特的作用和巨大的潜力。微尺度流动现象是微流体芯片类研究的基础，其中压力、流速等流动参数的控制和测量更是微流体芯片研究的基础。
[0003]对于微尺度流动来说，即便是微小的压力变化，也会对流体的流动情况产生明显的影响，进而使整个微系统的实验产物或分析结果发生改变，这就要求微流体压力传感器满足分辨率、准确度、响应时间等参数指标。此外，对于微流体压力传感器来说，为实现对微小压力的精准测量，减少外部因素对信号的干扰与压力耗散，最好的方法是将压力传感器与微流体芯片进行集成，将压力传感器布置在微通道(微流体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式微流体压力传感器，包括上、中、下三层结构；其特征为：所述上层结构上端面构造有流体微通道入口、流体微通道出口以及上层引线孔；所述上层结构下端面设置在中间层结构的上端面与流体微通道凹槽形成流体微通道；所述中间层结构设置在下层结构的上端面，中间层结构下端面与下层结构上端面紧密连接；所述中间层结构上构造有流体微通道凹槽、上电极引线焊盘、上电极引线凹槽以及中间层引线孔；所述下层结构上构造有下层引线孔、下电极凹槽、带状凹槽、下电极引线凹槽以及下电极引线焊盘；所述下电极凹槽、带状凹槽、下电极引线凹槽通过掺杂实现这三个区域的电导通。2.根据权利要求1所述的电容式微流体压力传感器，其特征为：所述中间层结构材料为器件层电阻率小且双面抛光的SOI晶圆；该中间层结构分为下表面的二氧化硅层、器件层、埋氧层、衬底层以及上表面的二氧化硅层五层。3.根据权利要求2所述的电容式微流体压力传感器，其特征为：所述衬底层与埋氧层用于形成流体微通道凹槽，流体微通道凹槽的下底面为埋氧层的上表面，该埋氧层用于实现所述器件层与衬底层的电绝缘；所述上电极引线凹槽的底面为中间层的器件层；所述器件层与下电极凹槽的下底面形成电容。4.根据权利要求1所述的电容式微流体压力传感器，其特征为：所述中间层结构在与下层结构紧密连接后，流体微通道凹槽下底面除位于下层结构下电极凹槽正上方的部分，其余都被下层结构的上端面支撑固定，只有下层结构下电极凹槽正上方的部分悬空。5.根据权利要求4所述的电容式微流体压力传感器，其特征为：该悬空部分作为微流体压力传感器的膜片，用于感知微流体与下电极凹槽气体二者之间的压力差；当微流体压力传感器的膜片受到压力差作用而变形，中间层的器件层与下电极凹槽的下底面形成的电容值变化。6.电容式微流体压力传感器的加工方法，其特征为：包括如下步骤：步骤1：首先，分别对上、中、下三层晶圆进行加工，将加工后的三层晶圆键合，再通过磁控溅射形成引线焊盘，最后再进行切割，实现微流体压力传感器的制备；步骤2：其次，分别对上层晶圆、中间层晶圆、下层晶圆的制备。7.根据权利要求6所述的电容式微流体压力传感器的加工方法，其特征为：所述上层晶圆的加工工艺步骤包括：准备晶圆；激光打孔，形成流体微通道出口、流体微通道入口以及上层引线孔；清洗晶圆表面，准备键合。8.根据权利要求6所述的电容式微流体压力传感器的加工方法，其特征为：对于中间层晶圆的工艺步骤包括：步骤一：准备器件层电阻率小且双面抛光的SOI晶圆；步骤二：干法热氧化，晶圆上下表面生成厚度为600纳米的二氧化硅层；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐天彤，李海旺，曹晓达，陶智，翟彦欣，路浩楠，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：