用于微流体装置的可调电极封盖制造方法及图纸

公开了一种形成微流体装置的方法。该方法包括在衬底上形成第一介电层，在第一介电层中部分地形成电极，以及在电极上形成第二介电层。该方法包括用金属材料填充在第二介电层中形成的两个井，使得金属材料与电极直接接触。该方法包括在金属材料上和在第二介电层上形成第三介电层。该方法包括用结构材料填充在井之间形成的通道，使得结构材料不直接接触电极。该方法包括：在第三介电层上和在结构材料上形成第四介电层；通过在第四介电层中形成的至少一个通气孔提取结构材料；以及在第四介电层上形成第五介电层。层上形成第五介电层。层上形成第五介电层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于微流体装置的可调电极封盖


[0001]本公开涉及用于微流体装置的可定制电极封盖以及制造包括可定制电极封盖的微流体装置的方法。

技术介绍

[0002]现今的微流体技术，尤其是当它们用于医疗保健时，主要由荧光检测方法支配，其中荧光团由特定波长的入射光源激发，导致它们发射较长波长的光以产生提供关于流体样品内的分析物的存在的信息的信号。DNA测序、酶联免疫吸附测定(ELISA)和荧光原位杂交(FISH)只是证明广泛采用这种基于荧光的方法的几个例子。

技术实现思路

[0003]本公开的实施例涉及一种制造包括可定制电极帽的微流体装置的方法。该方法包括在衬底上形成第一介电层。该方法还包括在第一介电层中部分地形成电极。该方法还包括在电极上形成第二介电层。该方法还包括用金属材料填充在第二介电层中形成的两个井，使得金属材料与电极直接接触。该方法还包括在金属材料上和在第二介电层上形成第三介电层。该方法还包括用结构材料填充在两个井之间形成的通道，使得结构材料不直接接触电极。该方法还包括在第三介电层上和在结构材料上形成第四介电层。该方法还包括通过在第四介电层中形成的至少一个通气孔提取结构材料。该方法还包括在第四介电层上形成第五介电层。
[0004]其它实施例涉及包括通过上述方法形成的可定制电极帽的微流体装置。
[0005]上述
技术实现思路
并非旨在描述本公开的每个所示实施例或每种实施方式。
附图说明
[0006]本申请中包括的附图并入说明书中并形成说明书的一部分。它们示出了本公开的实施例，并且与说明书一起解释了本公开的原理。附图仅说明某些实施例，而不限制本公开。
[0007]图1A示出了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的一个阶段的装置的截面俯视透视图。
[0008]图1B示出了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的后续阶段的图1A的装置的截面俯视透视图。
[0009]图1C示出了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的后续阶段的图1B的装置的截面俯视透视图。
[0010]图1D示出了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的后续阶段的图1C的装置的截面俯视透视图。
[0011]图1E示出了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的后续阶段的图1D的装置的截面俯视透视图。
[0012]图1F示出了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的后续阶段的图1E的装置的截面俯视透视图。
[0013]图1G示出了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的后续阶段的图1F的装置的截面俯视透视图。
[0014]图1H示出了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的后续阶段的图1G的装置的截面俯视透视图。
[0015]图1I示出了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的后续阶段的图1H的装置的截面俯视透视图。
[0016]图1J图示了根据本公开的一些实施例的在制造工艺中的后续阶段的图1I的装置的截面俯视透视图。
[0017]图2描绘了根据本公开的一些实施例的用于形成诸如图1J中所示的装置的方法的流程图。
[0018]图3A描绘了根据本公开的一些实施例的使用诸如图2中描绘的方法形成的装置。
[0019]图3B描绘了根据本公开的一些实施例的已经被放大的图3A的装置的局部视图。
[0020]图3C描绘了根据本公开的一些实施例的已经被放大的图3B的装置的局部视图。
[0021]图3D描绘了根据本公开的一些实施例的已经被放大的图3C的装置的局部视图。
[0022]图3E描绘了根据本公开的一些实施例的已经被放大的图3D的装置的局部视图。
[0023]图3F描绘了图3E的装置在随后操作之后的局部视图。
[0024]图4A描绘了根据本公开的一些实施例的包括多个通气孔的诸如图1H中所示的装置的顶视图。
[0025]图4B描绘了根据本公开的一些实施例在提取工艺中的一个阶段的图4A的装置的局部截面图。
[0026]图4C描绘了根据本公开的一些实施例在提取工艺中的另一阶段的图4B的装置的局部截面视图。
[0027]图4D描绘了根据本公开的一些实施例在提取工艺中的另一个阶段的图4C的装置的局部截面图。
[0028]图4E描绘了根据本公开的一些实施例在提取工艺中的另一个阶段的图4D的装置的局部截面图。
[0029]图4F描绘了根据本公开的一些实施例在提取工艺中的另一个阶段的图4E的装置的局部截面图。
[0030]图4G描绘了根据本公开的一些实施例的图4F的装置的顶视图。
[0031]图4H描绘了根据本公开的一些实施例的在图4B
‑
4F中所示的提取工艺之后的图4A的装置的截面视图。
具体实施方式
[0032]本公开描述了用于微流体装置的可定制电极封盖以及制造包括可定制电极帽的微流体装置的方法的实施例。
[0033]从体外诊断学和药学以及生命科学研究到药物控释和实验室测试，预计全球微流体市场到2023年达到279亿美元。在这个市场中，与本专利技术相关的微流体芯片和微流体传感
器代表2023的预计市场规模的44亿美元(CAGR 20％)和19亿美元(CAGR 21.1％)。尽管由于低成本制造，聚合物材料作为材料平台占主导地位，但是硅基微流体平台在收入上占2.62亿美元(2018)，由2023(CAGR 14.1％)预计为5.06亿美元，这是由于硅为某些应用提供的独特的和不可替代的优点，诸如与其它材料选择(诸如弹性体、热塑性塑料或纸)相比，卓越的特征扩展(feature scaling)、平行样品处理能力、与CMOS电路的直接集成、热稳定性、耐氧化剂性和与溶剂的相容性。
[0034]许多这些微流体装置包含必须与流体样品接口的电极，并且在许多情况下，使用劣质工艺来形成电极，诸如减成蚀刻或电子束蒸发，这降低了产率并且限制了可扩展性。然而，为了利用将允许装置中的数百到数千个电极和通道的并行化和扩展，实现较高的样品通量、较快的结果时间和多个分析物的同时检测，本公开对制造友好的铜初级电极的选择启用直接电镀可扩展的次级金属帽(secondary metal cap)。因此，本公开的一个优点是能够使用电沉积用任何选择的金属直接封盖铜金属、电极、互连或三维支架。
[0035]本公开的另一个优点是，这些特征可随后被流体密封而不需要粘合。如下面进一步详细描述的，本公开还描述了提取工艺的实施，例如碳拉工艺，用于密封微流体芯片，避免对降低产量的粘合工艺的需要。
[0036]该工艺还使其自身适于同时并行地供给多个感测装置所需的多层(三维)流体网络。因此，本公开的另一个优点是其开辟了硅基微流体技术的可能性，诸如用于在单个流体样品中具有多个生物标记靶点(biomarker target)的健康护理的多重复杂检测(multiplexing complex assays)。
[0037]尽管它们很流行，但是在微流体技术中使用荧光检测方法通常需要庞大的仪器，包括大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：在衬底上形成第一介电层；在第一介电层中部分地形成电极；在电极上形成第二介电层；用金属材料填充在第二介电层中形成的两个井，使得金属材料与电极直接接触；在金属材料上和在第二介电层上形成第三介电层；用结构材料填充在所述两个井之间形成的通道，使得结构材料不直接接触电极；在第三介电层上和在结构材料上形成第四介电层；通过在第四介电层中形成的至少一个通气孔提取结构材料；以及在第四介电层上形成第五介电层。2.根据权利要求1所述的方法，其中形成电极包括形成电极使得每个电极的最上表面与第一介电层的最上表面至少基本上共面。3.根据权利要求2所述的方法，其中形成第二介电层包括形成第二介电层使得第二介电层在每个电极的整个最上表面上延伸。4.根据权利要求1所述的方法，其中：形成第二介电层包括形成第二介电层使得第二介电层具有与电极直接接触的最下表面并具有与最下表面直接相对的最上表面，以及所述两个井中的每个井延伸穿过第二介电层的最上表面并延伸穿过第二介电层的最下表面。5.根据权利要求1所述的方法，其中形成第二介电层包括形成在电极之间的区域中与第一介电层直接接触的第二介电层。6.根据权利要求1所述的方法，其中形成第三介电层包括形成在所述两个井之间的区域中与第二介电层直接接触的第三介电层。7.根据权利要求1所述的方法，其中第三介电层不直接接触电极。8.根据权利要求1所述的方法，其中形成第五介电层包括形成第五介电层使得第五介电层密封所述至少一个通气孔。9.根据权利要求1所述的方法，其中金属材料和第一介电层防止结构材料与电极之间的直接接触。10.一种微流体装置，包括：在衬底上形成的第一介电层；嵌入在第一介电材料中的一对电极；在电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：