详情

原文传递微色谱柱及微热导检测器的集成芯片及制备方法

专利名称：	微色谱柱及微热导检测器的集成芯片及制备方法
摘要：	本发明提供一种微色谱柱及微热导检测器的集成芯片及制备方法，包括：双抛硅片，具有第二面及相对的第一面；图形化堆叠结构，包含交叉网状结构，其下方具有释放槽，图形化堆叠结构悬挂于释放槽中；盖基片，键合于第一面，盖基片具有微沟槽，图形化堆叠结构位于微沟槽内；微色谱柱的微沟道，形成于第二面中，微沟道内具有微柱阵列，微沟道与释放槽连通；底基片，键合于第二面，以形成包含微沟槽、释放槽及微沟道的微通道。本发明的微热导检测器和微色谱柱分别位于双抛硅片的第一面和第二面上，增加了设计的灵活性和工艺制作的可控性。本发明无需额外的连接部件，具有死体积低、灵敏度高等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	中国科学院上海微系统与信息技术研究所
发明人：	冯飞;田博文;李昕欣
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201711406527.4
公开号：	CN109959747A
代理机构：	上海光华专利事务所(普通合伙)
代理人：	罗泳文
分类号：	G01N30/60(2006.01);G;G01;G01N;G01N30
申请人地址：	200050 上海市长宁区长宁路865号
主权项：	1.一种微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：包括：双抛硅片，包含第一面以及相对的第二面；包含硅支撑层-第一介质薄膜-热敏电阻-第二介质薄膜的图形化堆叠结构，所述图形化堆叠结构包含交叉网状结构，所述图形化堆叠结构的硅支撑层下方的所述双抛硅片被去除形成的释放槽，所述图形化堆叠结构悬挂于所述释放槽中；盖基片，键合于所述双抛硅片的第一面，所述盖基片具有微沟槽，所述图形化堆叠结构位于所述微沟槽内；微色谱柱的微沟道，形成于所述双抛硅片的第二面中，所述微沟道内具有微柱阵列，所述微沟道与所述释放槽连通；以及底基片，键合于所述双抛硅片的第二面，以形成包含所述微沟槽、所述释放槽及所述微沟道的微通道。 2.根据权利要求1所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述双抛硅片的第一面还形成有焊盘凹槽，所述焊盘凹槽中形成有焊盘结构，所述焊盘结构与所述热敏电阻电性相连。 3.根据权利要求2所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述交叉网状结构具有多个延伸部，各延伸部与所述双抛硅片连接，以支撑所述交叉网状结构。 4.根据权利要求3所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述热敏电阻呈锯齿状沿所述交叉网状结构延伸，并与所述焊盘结构相连接。 5.根据权利要求1所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述热敏电阻所采用的金属包括Pt/Ti叠层、Ni/Cr叠层、W/Ti叠层及W/Re叠层中的一种。 6.根据权利要求1所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述第一介质薄膜及第二介质薄膜包括氧化硅薄膜及氮化硅薄膜的一种或两种组成的叠层结构。 7.根据权利要求6所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述第一介质薄膜及第二介质薄膜为氧化硅薄膜及氮化硅薄膜组成的叠层结构，所述第一介质薄膜自下而上为氧化硅薄膜与氮化硅薄膜叠层结构，所述第二介质薄膜自下而上为氮化硅薄膜与氧化硅薄膜叠层结构。 8.根据权利要求1所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述第一介质薄膜及第二介质薄膜为包裹所述热敏电阻或夹持所述热敏电阻。 9.根据权利要求1所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述图形化堆叠结构悬挂于所述释放槽的中央区域。 10.根据权利要求1所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述盖基片包含玻璃盖片，所述底基片包含玻璃底片，所述玻璃盖片与所述双抛硅片的第一面的键合包含静电键合，所述玻璃底片与所述双抛硅片的第二面的键合包含静电键合。 11.根据权利要求1所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述微沟道呈往返弯折延伸状形成于所述第二面中，所述释放槽连接于所述微沟道的两端，作为所述微通道的入口端及出口端。 12.根据权利要求11所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片，其特征在于：所述微通道的入口端及出口端同时形成有所述硅支撑层-第一介质薄膜-热敏电阻-第二介质薄膜的图形化堆叠结构。 13.一种微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：步骤1)，提供一双抛硅片，包含第一面以及相对的第二面，于所述双抛硅片的第一面上形成焊盘凹槽，于所述双抛硅片的第一面及所述焊盘凹槽底部沉积第一介质薄膜；步骤2)，于所述第一介质薄膜上沉积金属并图形化形成热敏电阻，同时于所述焊盘凹槽中形成焊盘结构，所述焊盘结构与所述热敏电阻电性相连；步骤3)，于所述第一介质层薄膜及所述热敏电阻上沉积第二介质薄膜，对所述第一介质薄膜及第二介质薄膜图形化，并刻蚀所述双抛硅片至一深度，形成包含硅支撑层-第一介质薄膜-热敏电阻-第二介质薄膜的图形化堆叠结构，所述图形化堆叠结构包含交叉网状结构，同时露出所述焊盘结构以及所述双抛硅片的第一面的键合区域；步骤4)，提供一具有微沟槽的盖基片，键合所述盖基片及所述双抛硅片的第一面，所述图形化堆叠结构位于所述微沟槽内；步骤5)，刻蚀所述双抛硅片的第二面以于所述双抛硅片中形成微色谱柱的微沟道及位于所述微沟道内的微柱阵列，同时通过刻蚀所述双抛硅片的第二面以形成所述图形化堆叠结构的释放槽，所述释放槽与所述微沟道连通；以及步骤6)，提供一底基片，并将所述底基片键合于所述双抛硅片的第二面，以形成包含所述微沟槽、所述释放槽及所述微沟道的微通道。 14.根据权利要求13所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述金属包括Pt/Ti叠层、Ni/Cr叠层、W/Ti叠层及W/Re叠层中的一种。 15.根据权利要求13所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：所述交叉网状结构中具有多个延伸部，各延伸部在所述硅支撑层-第一介质薄膜-热敏电阻-第二介质薄膜的图形化堆叠结构释放后，与所述双抛硅片连接，以支撑所述交叉网状结构。 16.根据权利要求15所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：所述热敏电阻呈锯齿状沿所述交叉网状结构延伸，并与所述焊盘结构相连接。 17.根据权利要求13所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：所述第一介质薄膜及第二介质薄膜包括氧化硅薄膜及氮化硅薄膜的一种或两种组成的叠层结构。 18.根据权利要求13所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：所述第一介质薄膜及第二介质薄膜包裹所述热敏电阻或夹持所述热敏电阻。 19.根据权利要求13所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述盖基片对应于所述焊盘结构的区域具有一保护槽，所述保护槽用以避免所述焊盘结构与所述盖基片之间的键合。 20.根据权利要求13所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：所述图形化堆叠结构悬挂于所述释放槽的中央区域。 21.根据权利要求13所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：步骤5)中，采用深反应离子刻蚀工艺从背面刻蚀所述双抛硅片的第二面，以于所述双抛硅片中形成微色谱柱的微沟道、位于所述微沟道内的微柱阵列及所述释放槽，其中，所述微色谱柱的微沟道底部保留有所述双抛硅片，所述释放槽中保留有所述硅支撑层。 22.根据权利要求13所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：所述盖基片包含玻璃盖片，所述底基片包含玻璃底片，步骤4)中的所述玻璃盖片与所述双抛硅片的第一面的键合工艺包含静电键合工艺，步骤6)中的所述玻璃底片与所述双抛硅片的第二面的键合工艺包含静电键合工艺。 23.根据权利要求13所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：所述微沟道呈往返弯折延伸状形成于所述第二面中，所述释放槽连接于所述微沟道的两端，作为所述微通道的入口端及出口端。 24.根据权利要求23所述的微色谱柱及微热导检测器的集成芯片的制备方法，其特征在于：所述微通道的入口端及出口端同时形成有所述硅支撑层-第一介质薄膜-热敏电阻-第二介质薄膜的图形化堆叠结构。
所属类别：	发明专利