具有流體通道的裝置以及用于制造該裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有流體通道的裝置以及用于制造該裝置的方法，所述裝置包括基底，基底包括至少一個(gè)微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)和一個(gè)流體通道(2)，微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)敏感部分，流體通道(2)被限定在基底與帽蓋(6)之間，其中，流體通道(2)包括至少兩個(gè)開口以便實(shí)現(xiàn)所述通道中的流動(dòng)，其中，微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)位于流體通道內(nèi)部，其中，帽蓋與基底在裝配界面處裝配，其中，所述裝置包括所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)與所述流體通道(2)外部之間的至少一個(gè)電連接，其中，所述電連接(8)由穿過基底(4)并且位于所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)正下方而且與所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)接觸的通孔形成。
【專利說明】具有流體通道的裝置以及用于制造該裝置的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有流體通道的裝置以及用于制造該裝置的方法，該流體通道裝配有至少一微電子系統(tǒng)或者納米電子系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]微電子或者納米電子系統(tǒng)包括微機(jī)電系統(tǒng)(1213)和納米機(jī)電系統(tǒng)(肥13)。為了簡便起見，在說明書的剩余部分稱為1213和肥13。這些系統(tǒng)通常被用于許多產(chǎn)品中。肥13具有的更小的尺寸帶來新的好處，所以肥13的發(fā)展尤其導(dǎo)致新的應(yīng)用的出現(xiàn)。特別地，由于這種類型的系統(tǒng)具有很強(qiáng)的質(zhì)量敏感性，所以將這些系統(tǒng)用于化學(xué)或者生物傳感器有很大的好處。
[0003]肥13或1213包括固定部分以及至少一個(gè)敏感部分，敏感部分可以相對(duì)于固定部分懸掛。
[0004]但是必須對(duì)尤其將提供特定的物理化學(xué)特性的1213或肥13型結(jié)構(gòu)暴露在通常為氣體或者液體環(huán)境的周圍環(huán)境中的這些應(yīng)用進(jìn)行管理。為此，敏感1213或肥13結(jié)構(gòu)被設(shè)置在流體通道中，媒質(zhì)在流體通道中流動(dòng)，從而使得要分析的媒質(zhì)能夠與敏感肥13或1213結(jié)構(gòu)接觸。
[0005]這些敏感結(jié)構(gòu)通過電連接被連接到用于供電并且處理信號(hào)的電子系統(tǒng)上，其中，電連接將敏感結(jié)構(gòu)連接到電子系統(tǒng)上，電子系統(tǒng)的至少一部分位于流體通道的外部。
[0006]通過將帽蓋添加到包括有敏感結(jié)構(gòu)或多個(gè)敏感結(jié)構(gòu)的基底上來制作流體通道。帽蓋以流體密封的形式密封在基底上，并且包括至少兩個(gè)開口以允許要分析的流體在通道中流動(dòng)。帽蓋具有形成在基底中的空腔，舉例而言，該空腔的深度介于幾微米與幾百微米之間。
[0007]文件冊2011/154363公開了一種分析裝置(例如，在微柱中包括有腿13和/或肥13以形成傳感器的氣相色譜微柱)。微柱由基底與帽蓋形成。1213和/或肥13連接通過諸如制成在基底中并且在帽蓋與基底之間的裝配界面處穿出的通孔形成。連接線將通孔連接到敏感結(jié)構(gòu)上。這些通孔存在于裝配界面處使得裝配更加復(fù)雜，此外還因?yàn)橹谱魍缀瓦B接線而使得敏感結(jié)構(gòu)與外部的電連接更加復(fù)雜。
[0008]帽蓋密封能夠使用高分子密封、分子密封、陽極密封、共熔密封、玻璃燒結(jié)等類型的技術(shù)。因?yàn)樵谠试S這些電連接的同時(shí)密封必須是流體密封的，所以在位于流體通道內(nèi)部的敏感結(jié)構(gòu)或多個(gè)敏感結(jié)構(gòu)與流體通道外部之間的電連接的制作則成為問題。
[0009]一種技術(shù)在于，在將帽蓋密封后，僅在金屬接觸的區(qū)域之上的帽蓋內(nèi)部打開較寬的空腔以允許通過這些觸點(diǎn)上的引線焊接直接接觸，其中每個(gè)接觸觸點(diǎn)都被密封焊珠(例如，由高分子制成的)所包圍以隔離空腔的該部分。但是該技術(shù)的缺點(diǎn)在于，針對(duì)流體通道內(nèi)部的這些電通路引入了額外的圖案，這些圖案并不是所想要的，因?yàn)樗鼈兡軌蛞鹆黧w流動(dòng)當(dāng)中的擾動(dòng)、產(chǎn)生死體積等等。此外，該技術(shù)不適用于肥13或1213型敏感結(jié)構(gòu)的情況，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)要求小尺寸的半導(dǎo)體材料或者金屬接觸觸點(diǎn)以便減小寄生電容并且提取出具有滿意的信噪比的可用電信號(hào)。最終，該技術(shù)不適用于肥13或1213以網(wǎng)絡(luò)形式形成的元件，因?yàn)檫@些網(wǎng)絡(luò)必須以很高的密度被互連，這意味著要使用非常小尺寸的接觸觸點(diǎn)并且有可能使用多個(gè)金屬層。
[0010]用于在保證密封的同時(shí)制作這些電連接的另一技術(shù)在于，制作諸如硅通孔(丁^)或玻璃通孔(1(^)之類的通孔類型的連接。文獻(xiàn)《30 1218卜1曲妨⑶皿階^61~
16乂61-8.^1001^8 6七 3,1.21 601 0 001111)0116111:8 811(1 丁6￠11110 10邑7
0011^61-61106 (￡010), 201212226211(1, 0^1:6 0？ ￠011^61-61106:1^7292012-^11116 1 2012 公開了這樣的制造。例如，這樣的13^型連接可以制作在帽蓋深處來并且空腔中穿出，電連接則由空腔內(nèi)部的觸點(diǎn)/金屬珠提供。并且該通孔在的足夠厚(大約幾百微米)的半導(dǎo)體材料中制作從而使得制造小尺寸觸點(diǎn)非常困難。另外，穿過帽蓋并且出現(xiàn)在流體空腔中的13乂的存在會(huì)擾亂流體通道的運(yùn)行(例如，通過擾亂流動(dòng)混合物的傳播，由于1^的材料而擾亂與流動(dòng)媒質(zhì)接觸的界面的化學(xué)特性等等另外，考慮到通道的尺寸，尤其是空腔的高度，帽蓋中的與敏感結(jié)構(gòu)之間的電接觸難以形成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種裝置，該裝置包括至少一個(gè)流體通道、一個(gè)或者多個(gè)位于流體通道中的敏感結(jié)構(gòu)以及流體通道中的敏感結(jié)構(gòu)與流體通道外部之間的電連接，該流體通道不具有上述缺點(diǎn)。
[0012]另一個(gè)目的在于提供一種方法，該方法用于制作具有流體通道的裝置。
[0013]上述目的通過使用包括:基底；帽蓋以及基底和帽蓋之間的裝配界面；在基底、帽蓋與裝配界面之間界定的流體通道；位于流體通道中的至少一個(gè)敏感結(jié)構(gòu)以及敏感結(jié)構(gòu)與流體通道的外部區(qū)域之間的至少一個(gè)電接觸，其中，使用在流體通道中微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)的正下方穿過基底的通孔來在密封界面外部形成電連接。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)包括包含接觸觸點(diǎn)的固定結(jié)構(gòu)、至少一個(gè)敏感結(jié)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及敏感結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)特性的激勵(lì)和/或傳導(dǎo)工具，其中，接觸觸點(diǎn)電連接到敏感部分和/或固定部分上。
[0015]本發(fā)明簡化了帽蓋與基底的裝配。另外，通過使用微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)正下方的通孔，該通孔直接與對(duì)應(yīng)的接觸觸點(diǎn)相接觸。在通孔與其接觸觸點(diǎn)之間不需要額外的導(dǎo)電軌道。此外，通過將觸點(diǎn)布置在流體通道中，觸點(diǎn)與敏感部分或者固定部分之間所需要的導(dǎo)電軌道的長度能夠被限制，并且以此方式，電傳導(dǎo)信號(hào)的質(zhì)量得到優(yōu)化。
[0016]另外，在使用肥13/1213網(wǎng)絡(luò)的情況下，存在于流體通道中的每個(gè)肥13/1213結(jié)構(gòu)都能夠被直接單獨(dú)連接，以此方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)的特性進(jìn)行控制和優(yōu)化。
[0017]另外，通孔不會(huì)擾亂通道中的流動(dòng)，因?yàn)橥撞粫?huì)出現(xiàn)在流體的流動(dòng)中；通孔被隱藏在微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)之下。本發(fā)明因而允許制作穿過帽蓋的通孔以及/或者深入到帽蓋內(nèi)的寬闊空腔的開口，從而允許避免接觸。
[0018]換言之，通孔制作成穿過微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)正下方的基底。
[0019]非常有利地，在帽蓋與基底之間包括一個(gè)中間層以簡化裝配。中間層能夠具有允許與帽蓋的底部的表面進(jìn)行密封(例如，干膜密封、分子或共熔密封、或熱壓密封)的表面狀態(tài)。適用于密封的表面具有特定的粗糙度或者特定的凸紋以允許密封。
[0020]在同樣有利的方式中，中間層能夠被包括在流體通道中，中間層能夠?qū)Τ舾胁糠种夥?3或1213結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)行封裝，敏感部分因?yàn)楸┞对诹黧w通道中而與通道中流動(dòng)的媒質(zhì)相互作用，即，中間層將除敏感部分之外的肥13或1213結(jié)構(gòu)的材料隔離在流體通道的外部。如果機(jī)械結(jié)構(gòu)包括密集的肥13網(wǎng)絡(luò)，則在流體通道中使用金屬或者電介質(zhì)。在此情況下，有利的是，中間層僅在用于與周圍媒質(zhì)相互作用的肥13或1213結(jié)構(gòu)中開口。
[0021]有利地，能夠?qū)⒚舾薪Y(jié)構(gòu)功能化。
[0022]在優(yōu)選的方式中，利用干膜來制作所述組件；這樣的方法尤其適合于敏感結(jié)構(gòu)被功能化的情況。
[0023]非常有利地，在將帽蓋裝配到基底上之后制作通孔，使得基底更薄并且制作密集的通孔，其中，帽蓋作為手柄。
[0024]此外，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及該結(jié)構(gòu)的制作方法允許共同制作具有流體通道的芯片，其中，使用通道之間的鋸削以及與通道交叉的預(yù)切割來分隔芯片。
[0025]本發(fā)明的技術(shù)方案在于一種包括基底的裝置，所述基底包括至少一個(gè)微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)和一個(gè)流體通道，所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)敏感部分，所述流體通道被限定在所述基底與所述帽蓋之間，其中，所述流體通道包括至少兩個(gè)開口以便實(shí)現(xiàn)所述通道中的流動(dòng)，其中，所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)位于所述流體通道內(nèi)部，其中，所述帽蓋與所述基底在裝配界面處裝配，其中，所述裝置包括所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)與所述流體通道外部之間的至少一個(gè)電連接，其中，所述電連接由通孔形成，所述通孔至少部分地穿過基底并且位于所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)正下方而且與所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)接觸。
[0026]通孔通過位于流體通道中的接觸觸點(diǎn)來與微電子和丨或納米電子結(jié)構(gòu)電接觸。
[0027]有利地，該裝置能夠包括至少部分地位于流體通道中的中間層，其中，所述中間層在流體通道中至少部分地覆蓋除敏感部件之外的肥13/1213結(jié)構(gòu)，又或者中間層僅位于帽蓋與基底之間的裝配界面處。
[0028]中間層能夠包括諸如氧化硅或氮化硅之類的電絕緣材料。
[0029]根據(jù)裝置的額外特點(diǎn)，有利的是，所述裝置包括功能化層，功能化層至少局部地對(duì)所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)的敏感部分的一部分進(jìn)行覆蓋。
[0030]裝置包括在所述流體通道中互連的多個(gè)微電子和丨或納米電子結(jié)構(gòu)。微電子和丨或納米電子結(jié)構(gòu)能夠通過流體通道中的互連線進(jìn)行互連。
[0031]有利地，中間層與互連線電絕緣。
[0032]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，裝置包括插入到基底與帽蓋之間的干密封膜。干密封膜能夠包括多個(gè)珠。
[0033]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，裝置包括插入到所述基底與所述帽蓋之間的一層材料，所述材料形成共熔或金屬密封、或者熱壓密封、或者絲網(wǎng)印刷密封、或者為分子密封或玻璃熔塊。
[0034]中間層優(yōu)選地包括至少一個(gè)第一平整層以及沉積在所述第一層上的第二層，其中，制成所述第二層的材料使其對(duì)微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)的釋放步驟敏感或者不敏感。第一層足夠厚以消除拓?fù)渥兓?，并且?dāng)中間層位于微電子和/納米電子結(jié)構(gòu)的接觸觸點(diǎn)上時(shí)第一層優(yōu)選地絕緣。
[0035]有利地，該通道能夠形成氣相色譜微柱。
[0036]本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于一種方法，該方法用于制造根據(jù)本發(fā)明的至少一種裝置，該方法包括以下步驟:
[0037]幻在基底上制作至少一個(gè)微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)；
[0038]幻在帽蓋基底中制作包括流體通道的帽蓋；
[0039]0)對(duì)所述帽蓋與所述基底進(jìn)行密封以使得所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)位于所述流體通道中；
[0040](1)在所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)的正下方的所述基底中制作至少一個(gè)通孔。[0041〕 步驟(1)能夠在步驟(3)之前或者之后進(jìn)行。
[0042]通孔的制作至少能夠包括:
[0043]-在基底的至少一部分中制作孔的步驟；
[0044]-使用導(dǎo)電材料來完全填充所述孔或者填充所述孔的一部分的步驟。
[0045]該方法包括在制作至少一個(gè)通孔之前并且在步驟(1)之后的使基底變薄的步驟。
[0046]該方法包括，在使用導(dǎo)電材料填充所述孔的步驟之前的在孔的內(nèi)表面上沉積電絕緣材料的步驟。
[0047]例如，通過跟隨有精細(xì)蝕刻的深蝕刻來制作所述孔。
[0048]如果微電子和/或納米電子的敏感部分被懸掛，則該部分在步驟0之前釋放。
[0049]該方法還能夠包括，在步驟4之后在基底上的一個(gè)區(qū)域中形成中間層的步驟，以使得在步驟(1)之后中間層包括位于流體通道中的至少一部分，又或者在步驟4之后在基底的一個(gè)區(qū)域上形成中間層的步驟，以使得步驟(1)之后中間層僅位于裝配界面處。
[0050]該方法能夠包括，在步驟￡1)中，在所述微電子和丨或納米電子結(jié)構(gòu)中制作至少一個(gè)電接觸觸點(diǎn)以用于提供與通孔的電接觸。該方法還能夠包括:為了形成所述接觸觸點(diǎn)而在所述觸點(diǎn)上沉積額外的金屬。
[0051]該方法還能夠包括在所述裝置的所述通孔穿出的表面上制作電分布層的步驟。
[0052]該方法優(yōu)選地包括在所述微電子和丨或納米電子結(jié)構(gòu)上和丨或在所述帽蓋上和丨或在所述中間層上制作流體通道內(nèi)部的功能化層的步驟，其中，所述步驟在密封之前完成。
[0053]作為一個(gè)變形方式，能夠在密封之后制作功能化層。
[0054]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，密封步驟使用干膜，并且制作方法包括以下子步驟:
[0055]-將所述干膜層壓在所述帽蓋的壁的底面上；
[0056]-對(duì)所述干膜進(jìn)行構(gòu)造；
[0057]-使得所述帽蓋與具有所述微電子/納米電子結(jié)構(gòu)的所述基底之間更加靠近；
[0058]-施加壓力以壓迫所述干膜。
[0059]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，密封為共熔或者金屬密封、熱壓密封、或者分子密封或絲網(wǎng)印刷密封。
[0060]多個(gè)裝置能夠被同時(shí)制作；所述基底包括多個(gè)微電子/納米電子結(jié)構(gòu)并且所述帽蓋基底包括多個(gè)帽蓋，其中，所述多個(gè)帽蓋同時(shí)被密封到包括所述微電子/納米電子結(jié)構(gòu)的所述基底上，從而使得一個(gè)所述裝置的流體通道能夠與或者不能夠與其它裝置的流體通道連通。
[0061]該方法能夠包括以下步驟:
[0062]-沿與所述帽蓋基底和所述基底中的所述流體通道垂直的方向進(jìn)行預(yù)切割的步驟；
[0063]-分離所述裝置的步驟，優(yōu)選地通過解理來實(shí)現(xiàn)所述分離；
[0064]-沿與所述流體通道平行的方向在所述通道之間進(jìn)行預(yù)切割或者切割的步驟；
[0065]-分離所述裝置的步驟，優(yōu)選地通過預(yù)切割解理來實(shí)現(xiàn)所述分離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0066]參照以下說明書以及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加深入的理解，其中:
[0067]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的具有流體通道的裝置的俯視圖，該流體通道包括1213/^213結(jié)構(gòu)；
[0068]圖2所示為圖1中裝置沿平面“的截面圖；
[0069]圖3所示為根據(jù)圖1中裝置的一個(gè)變形方式的裝置的截面圖，其中，非局部功能化層得到使用；
[0070]圖4所示為根據(jù)圖1中裝置的一個(gè)變形方式的裝置的截面圖，其中，非局部功能化層得到使用；
[0071]圖5八所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的具有流體通道的裝置的俯視圖，該流體通道包括1213/^213結(jié)構(gòu)，該示例性實(shí)施例在帽蓋與基底之間使用了中間層；
[0072]圖58所示為圖5八的裝置沿平面8-8’的截面圖；
[0073]圖6所示為根據(jù)圖5八中裝置的一個(gè)變形方式的裝置的截面圖，其中，非局部功能化層得到使用；
[0074]圖7所示為根據(jù)圖5八中裝置的一個(gè)變形方式的裝置的截面圖，其中，局部功能化層得到使用；
[0075]圖8八所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的具有流體通道的裝置的俯視圖，該流體通道包括1213/^213結(jié)構(gòu)，該示例性實(shí)施例在帽蓋與基底之間使用了在通道內(nèi)延伸的中間層并且對(duì)沒有中間層的縱向區(qū)域進(jìn)行界定；
[0076]圖88所示為圖8八中裝置的一個(gè)變形方式的俯視圖，其中，通道內(nèi)部除1213/肥13結(jié)構(gòu)敏感部分之外都被中間層所覆蓋；
[0077]圖8(:所示為圖8八或88中器件沿平面的截面圖；
[0078]圖9所示為根據(jù)圖8(:中裝置的一個(gè)變形方式的裝置的截面圖，其中，非局部功能化層得到使用；
[0079]圖10所示為根據(jù)圖8(:中裝置的一個(gè)變形方式的裝置的截面圖，其中，局部功能化層得到使用；
[0080]圖11八所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的具有流體通道的裝置的俯視圖，該流體通道包括1213/^213結(jié)構(gòu)，該示例性實(shí)施例在帽蓋與基底之間使用中間層并且對(duì)沒有中間層的縱向區(qū)域進(jìn)行界定；
[0081]圖118所示為圖114中裝置沿平面0-0’的截面圖；
[0082]圖12八所示為根據(jù)本發(fā)明的具有流體通道的另一示例性實(shí)施例的俯視圖，其中，制作出多個(gè)1213/^213結(jié)構(gòu)；
[0083]圖128所示為圖12八中裝置沿平面的截面圖；
[0084]圖13八所示為圖12八中具有流體通道的裝置的一個(gè)變形方式的俯視圖，其中，中間層形成于基底與帽蓋之間并且在通道內(nèi)部；
[0085]圖138所示為圖13八中裝置沿平面的截面圖；
[0086]圖14所示為圖12八與128中裝置的一個(gè)變形方式的截面圖，該變形方式包括1213/肥13之間的互連；
[0087]圖15所示為圖14八與148中裝置的一個(gè)變形方式的截面圖，該變形方式包括1213/肥13之間的互連；
[0088]圖16所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的截面圖，其中，帽蓋與基底之間的裝配借助于干膜來制作；
[0089]圖17所示為圖16中裝置的一個(gè)變形方式的截面圖，該變形方式包括在基底與帽蓋之間并且在通道內(nèi)部形成的中間層；
[0090]圖18所示為圖16中裝置的一個(gè)變形方式的截面圖，該變形方式包括多個(gè)1213/肥13以及在基底與帽蓋之間且在通道內(nèi)部形成的中間層；
[0091]圖19八至19?所示為根據(jù)本發(fā)明的方法示例的各個(gè)步驟的圖示，該方法用于制作裝配有至少一個(gè)1213或肥13結(jié)構(gòu)的基底，以用于制作具有流體通道的裝置；
[0092]圖20八至200所示為根據(jù)本發(fā)明的方法示例的各個(gè)步驟的圖示，該方法用于制作帽蓋以及該帽蓋與具有1213或肥13結(jié)構(gòu)的基底之間的裝配，以用于制作具有流體通道的裝置；
[0093]圖21八至21？所示為用于制作圖200的裝配中的通孔的方法示例的各個(gè)步驟的圖示；
[0094]圖22八至22(:所示為根據(jù)本發(fā)明的方法示例的各個(gè)步驟的圖示，該方法用于制作沒有中間層的具有流體通道的裝置；
[0095]圖23八至23？所示為根據(jù)本發(fā)明的方法示例的各個(gè)步驟的圖示，該方法用于制作沒有中間層的具有流體通道的裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0096]在本申請(qǐng)中，術(shù)語“肥13/1213部分”可以理解為包括固定結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)敏感結(jié)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以及敏感結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)特性的激勵(lì)和/或傳導(dǎo)工具。
[0097]提供的電連接以便將敏感結(jié)構(gòu)連接到外部環(huán)境。該1213/^213部分可以包括肥13和/或腿吧結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可能具有多個(gè)金屬覆層以產(chǎn)生所需要的互連。為了簡單起見，1218或肥13均被稱為肥13。
[0098]“敏感部分”能夠是懸掛部分或者未懸掛部分。在說明書的其余部分，這兩個(gè)表述的使用可交換，同時(shí)應(yīng)記得該敏感部分在特定的機(jī)電類型的應(yīng)用中是可以移動(dòng)的。
[0099]術(shù)語“肥13結(jié)構(gòu)”在本申請(qǐng)中被理解為包括一個(gè)或者多個(gè)肥13的結(jié)構(gòu)。
[0100]相同的附圖標(biāo)記被用于標(biāo)注具有相同的功能并且形狀幾近相同的元件。
[0101]在所示實(shí)施例中，流體通道沿著軸X為直線，但是具有曲線形狀或者螺旋形或任意其它形狀的通道并不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0102]圖1中以俯視圖示出根據(jù)第一實(shí)施例的具有流體通道的裝置，帽蓋的頂部被忽略。圖2中示出圖1的沿平面八’的截面圖。在此視圖下顯示出帽蓋6的頂部。
[0103]裝置包括在所示示例中沿軸X呈直線形的流體通道2。流體通道2被基底4和添加在基底4上的帽蓋6所界定，并且裝配在裝配界面3的一個(gè)區(qū)域內(nèi)。例如，流體通道中的流動(dòng)從流體通道2的一個(gè)縱向端2.1到另一縱向端2.2處。
[0104]在所示示例中，帽蓋6形成于產(chǎn)生空腔5的基底上?？涨?與承載肥13/1213結(jié)構(gòu)和裝配界面3的基底來界定流體通道2，流體通道2導(dǎo)致氣體混合物或液體混合物流動(dòng)并且分散。通道通過兩個(gè)側(cè)壁6.1來界定，其中，上底6.2將兩個(gè)側(cè)壁6.1相連接并且下底由基底4形成。側(cè)壁6.1具有允許帽蓋在基底上形成密封的下表面。
[0105]由此可見，流體通道的輸入端和/或輸出端例如可以形成在通道的上底6.1中或者替代性地形成在基底4中。
[0106]替代性地，帽蓋6可以具有諸如螺旋形之類的可包括較長通道的最佳形狀，從而產(chǎn)生色譜柱以實(shí)現(xiàn)分離混合物的功能，其中，色譜柱包括一個(gè)或者多個(gè)肥13/1213結(jié)構(gòu)。
[0107]在所示示例中，通過密封將帽蓋6裝配在基底4上。
[0108]基底包括位于流體通道2內(nèi)部的肥13/1213結(jié)構(gòu)7。在所示示例中，懸掛的肥13結(jié)構(gòu)通過嵌入在肥13結(jié)構(gòu)的一個(gè)縱向端處的梁10來形成；例如，兩個(gè)諸如壓電計(jì)量裝置之類的計(jì)量裝置12被用于檢梁10的移動(dòng)。連接到肥13/1213結(jié)構(gòu)上的連接線8的兩端能夠被看到。
[0109]裝置還包括在位于流體通道2中的肥13與流體通道的外部之間延伸的電連接8。電連接8由穿過基底4的通孔形成，該通孔也稱為硅通孔(巧”。為了簡單起見，穿過基底4的通孔被命名為“通孔”。通孔在位于流體通道中的肥13結(jié)構(gòu)的正下方穿過基底4，具體是在肥13的固定部分的正下方。根據(jù)圖2所示，通孔被制作于肥13下方。
[0110]通孔優(yōu)選地使用最后制造通孔的方法(即就是，在制作肥13結(jié)構(gòu)之后制造通孔)來制作。通孔具有幾微米的直徑；這些通孔還適合于機(jī)械機(jī)構(gòu)并且具有相對(duì)較高的密度，因?yàn)檫@些通孔之間的間隔為大約幾十微米。這些通孔能夠由諸如等不同的材料制成。
[0111]作為一個(gè)變形方式，能夠設(shè)想不同性質(zhì)和幾何形狀的通孔。例如，通孔可以是覆有導(dǎo)電材料的蝕刻孔，該導(dǎo)電材料提供了基底的兩個(gè)面之間的電氣連接。替代性地并且優(yōu)選地，通孔能夠由相對(duì)較窄的孔形成，這些孔由諸如多晶硅之類的或多或少導(dǎo)電的材料完全填充。窄孔具有例如大于幾微米的直徑并且寬孔具有大約十幾微米至幾十微米的直徑。作為另一個(gè)變形方式，能夠設(shè)想保留其中形成通孔的半導(dǎo)體材料，并且使用電絕緣材料來填充環(huán)繞半導(dǎo)體材料的環(huán)形外圍區(qū)域，從而使中間部分相對(duì)于基底的剩余部分絕緣。
[0112]例如，通孔能夠與其中形成有肥13的層16的下表面接觸。作為一個(gè)變形方式，通孔能夠優(yōu)選地通過形成在層16的表面上的金屬觸點(diǎn)來與層16的上表面接觸。
[0113]作為另一個(gè)變形方式，通孔能夠在流體通道側(cè)接觸到金屬互連層上(例如，在下述肥13網(wǎng)絡(luò)互連層中的一個(gè)上)或者在制成連接圖案的基底側(cè)接觸到金屬互連層上，該金屬互連層被制造在與肥13的平面平行的平面中。還能夠想到通孔接觸到金屬互連層上，該金屬互連層被制造在與肥13平面平行的平面內(nèi)，但在與所述流體通道相對(duì)的一側(cè)，連接到例如位于1213后表面的外部兀件上。
[0114]基底4包括用于制作肥13的犧牲層14的疊組、諸如由半導(dǎo)體材料制成的層16，在層16中制作有的固定部分和懸掛部分。
[0115]通孔并未在裝配界面3中穿出并且裝配界面可不具有金屬層。隨后能夠使用具有更強(qiáng)的魯棒性、可靠性以及密封性的密封技術(shù)來進(jìn)行裝配。
[0116]首先，帽蓋域基底之間的密封或者連接線界面中不存在通孔使得能夠提供平整界面。因此，能夠想到諸如分子密封、共熔密封或者金屬熱壓密封(八11-八11、八1-(?)之類的技術(shù)。金屬熱壓密封尤其具有優(yōu)勢，因?yàn)樵撁芊馐沟妹芊鉁囟饶軌蚪档偷?00攝氏度或甚至200攝氏度，這在實(shí)現(xiàn)功能化層的時(shí)特別有優(yōu)勢。同樣地，出于保存合適的功能化層的原因，能夠在低溫下進(jìn)行的分子密封有優(yōu)勢。
[0117]如果密封需要層的沉積，在共熔密封情況下該層能夠構(gòu)造在兩個(gè)部分中的單獨(dú)一個(gè)上，那么該沉積以及該合理的構(gòu)造優(yōu)選地在帽蓋上進(jìn)行。例如，在使用如-31共熔密封的情況下，優(yōu)選地在帽蓋上沉積如層。
[0118]如果需要在兩個(gè)部分的每一個(gè)上都沉積層以用于例如熱壓密封，那么在肥13/1218結(jié)構(gòu)上的沉積在被所述結(jié)構(gòu)被釋放之前完成。對(duì)該層的材料進(jìn)行選擇以致該層與^18/1218結(jié)構(gòu)的釋放方法兼容，以使得該層在密封之前發(fā)生的技術(shù)步驟中未被蝕刻。如果肥13使用氣相氫氟酸釋放，在帽蓋和中間層上使用八11層以用于八11-八11密封。
[0119]在使用分子密封或陽極密封的情況下(例如當(dāng)帽蓋由玻璃制成的時(shí)候)，密封界面由帽蓋的表面與要進(jìn)行密封的基底的表面形成。不需要額外的材料。這些將要接觸的面由本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過已知的方式進(jìn)行制備，例如，通過對(duì)層16以及帽蓋6的下表面進(jìn)行的化學(xué)機(jī)械拋光￠011也丨叩，⑶?)。
[0120]存在于界面上的功能化層中的分子密封也是能夠被設(shè)想到的，其中功能化層還在釋放之后被沉積。
[0121]通孔優(yōu)選地在帽蓋被密封在基底上之后制作。尤其因?yàn)樵诨咨蠜]有(:103類型的有源結(jié)構(gòu)，在此情況下能夠使用高溫密封。
[0122]另外，在流體通道中使用通孔能夠使得制作的裝置產(chǎn)生肥13結(jié)構(gòu)的大量的以及丨或者高密集度的電輸出，這些電輸出為位于流體通道中的肥13結(jié)構(gòu)的朝向該通道外部的輸出。因而導(dǎo)致了流體通道內(nèi)部可能具有較高密集度的肥13結(jié)構(gòu)(無論是否為網(wǎng)絡(luò)的形式)，這在使用氣相色譜微柱的情況下尤其有優(yōu)勢，其中肥13/12吧結(jié)構(gòu)沿著微柱的整個(gè)長度分布。
[0123]作為對(duì)照，相對(duì)于實(shí)現(xiàn)了大約100 9 111X100 9 111的電接觸觸點(diǎn)的橫向連接線，該密集度能夠通過制作諸如幾微米或者幾十微米直徑的小直徑通孔來增加。
[0124]另外，如上所述，因?yàn)橥妆恢谱髟诨字?，這些通孔的制作與“帽蓋”層的厚度無關(guān)。因而能夠制作密集的通孔和深的空腔。該優(yōu)點(diǎn)在儀表化微柱的情況下尤其顯著，此情況要求密集的通孔、要求肥13基底薄至幾十微米并且微柱空腔的尺寸為至少1009 1實(shí)際上，針對(duì)應(yīng)用中對(duì)構(gòu)成通道中流動(dòng)的氣體混合物的分析物進(jìn)行分隔的需要，通道截面的典型尺寸為80 0或者更大。通孔優(yōu)選地在于帽蓋的裝配之后進(jìn)行制作，這允許基底變得足夠薄(例如，幾十微米)以在帽蓋提供機(jī)械硬度的情況下制作足夠密集的通孔。
[0125]本發(fā)明允許制造在流體通道內(nèi)具有復(fù)雜肥13網(wǎng)絡(luò)的裝置，并且通過借助于13乂對(duì)每個(gè)肥13結(jié)構(gòu)單獨(dú)尋址而具有對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)足夠的控制。
[0126]此外，密封界面處的諸如硅、金屬、氧化物之類的材料通常相對(duì)于在流體通道內(nèi)流動(dòng)的諸如氣體之類的物質(zhì)、相對(duì)于粘合劑層更加偏中性，該粘合劑層可能除去氣體并且對(duì)于流動(dòng)的物質(zhì)具有破壞性的化學(xué)吸引力((1181'即011611110810該優(yōu)點(diǎn)在流體通道用于制作氣相色譜柱的示例中尤其有用。
[0127]在圖3中，裝置包括對(duì)層16和整個(gè)肥13/1213結(jié)構(gòu)進(jìn)行覆蓋的功能化層18。功能化層18被認(rèn)為是非局部的。
[0128]術(shù)語“功能化層”被理解為存在于機(jī)械結(jié)構(gòu)的表面處以賦予其特定性能的層。例如，在使用氣體傳感器的情況下，功能化層能夠選擇性地增加對(duì)氣體物質(zhì)的吸收，或者在生物傳感器的情況下允許生物物質(zhì)的移植。例如，功能化層18由一個(gè)或者多個(gè)有機(jī)的或者無機(jī)的材料、高分子聚合物、氧化物、碳化合物、半導(dǎo)體或者其它多孔材料形成。
[0129]非常有利的是，本發(fā)明允許在已經(jīng)釋放的機(jī)械結(jié)構(gòu)上實(shí)施功沉積能化層的步驟，這使得當(dāng)該層的沉積足夠保形時(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠與功能化層幾乎完全被封裝。功能化層具有與周圍媒質(zhì)進(jìn)行更高程度的相互作用的界面，這進(jìn)一步增加了功能化層的作用。本發(fā)明使得通過無需液體接觸的集合技術(shù)(例如，通過或者八03外延生長、多空化等)進(jìn)行釋放的肥13上實(shí)現(xiàn)功能化層，并且之后通過添加到具有空腔的帽蓋來閉合組件從而形成流體通道。通過這種方式，被以液相進(jìn)行沉積的功能化層沉積物的粘合的風(fēng)險(xiǎn)得到預(yù)防。
[0130]在圖4中，功能化層118只存在于肥13的敏感部分上，并且功能化層被認(rèn)為是局部的。
[0131]本發(fā)明優(yōu)選地允許在已經(jīng)釋放的機(jī)械結(jié)構(gòu)上實(shí)施功能化層的沉積步驟，這使得在該層的沉積足夠保形時(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠與功能化層幾乎完全被封裝。功能化層對(duì)懸掛元件的上表面、下表面和側(cè)表面進(jìn)行覆蓋。功能化層具有與周圍媒質(zhì)進(jìn)行更高程度的相互作用的界面，這進(jìn)一步增加了功能化層的作用。本發(fā)明允許在通過無需接觸的集合技術(shù)(例如，通過”0、或者從0外延生長、多空化等)進(jìn)行釋放的肥13上實(shí)現(xiàn)功能化層，并且之后通過將添加具有空腔的帽蓋來閉合組件從而形成流體通道。通過這種方式，被以液相進(jìn)行沉積的功能化層沉積物的粘合的風(fēng)險(xiǎn)得到預(yù)防。
[0132]在圖5八和58中，根據(jù)本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)被稱為“中間層”的附加層20。
[0133]根據(jù)圖5八和58中所示的第一示例，中間層20僅被布置在裝配界面處。中間層20被插入到半導(dǎo)體材料制成的層16和帽蓋6之間。存在于裝配界面處的中間層20簡化了裝配。實(shí)際上，中間層能夠具有允許與帽蓋的底部的表面進(jìn)行密封(例如，干膜密封、分子、共熔或熱壓密封)的表面條件。適用于密封的表面具有特定的粗糙度或者特定的凸紋以允許密封。
[0134]中間層20至少存在于肥13/1213結(jié)構(gòu)7與帽蓋之間的密封界面處并且不存在于^18/1218結(jié)構(gòu)的敏感區(qū)域，從而使懸掛肥13/1213結(jié)構(gòu)的一個(gè)或者多個(gè)部分與流體通道中存在的媒質(zhì)接觸。
[0135]對(duì)中間層20的材料進(jìn)行選擇以使得能夠獲得用于密封帽蓋的足夠平整的表面20.2。根據(jù)密封的類型確定，中間層進(jìn)行沉積之后直接獲得的表面20.2的表面條件滿足要求，或者進(jìn)行平整化的步驟(例如，在形成中間層之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的步驟)。
[0136]對(duì)中間層的材料進(jìn)行選擇以使得能夠通過諸如各向異性蝕刻來對(duì)中間層進(jìn)行蝕刻。
[0137]優(yōu)選地，對(duì)中間層20的材料進(jìn)行選擇以使得中間層與機(jī)械結(jié)構(gòu)的釋放方法相比具有更加令人滿意的蝕刻選擇性，并且在此步驟中不會(huì)產(chǎn)生任何殘留物。
[0138]中間層的材料還被選擇為使得中間層與用于支承肥13/1213結(jié)構(gòu)的基底與帽蓋之間的裝置的最終裝配的材料相配。
[0139]如果應(yīng)用了功能化層，那么對(duì)中間層的材料進(jìn)行選擇以使得與功能化層的材料相配，尤其是提供后者的令人滿意的粘合。
[0140]例如，中間層的材料為諸如氧化硅之類的介電材料，比如，氧化硅(3102)或者由硅烷形成的氧化物或者由正硅酸乙酯(1203)形成的氧化物，通過低壓化學(xué)氣相沉積
形成的低溫氧化物仏10)類型的氧化硅(并未被摻雜或者替代性地?fù)诫s有磷的磷硅酸玻璃^1108^0-81110^6-61888)又或者摻雜有硼和磷的硼磷硅玻璃出?^；，001-0-^11081)110-8111081:6)、通過等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積沉積的氧化物。
[0141]考慮到釋放蝕刻過程中材料的消耗來確定中間層的厚度。在此情況下，中間層的厚度例如為大約幾微米。
[0142]作為一個(gè)變形方式，中間層能夠包括兩層。形成平整層的介電材料層被沉積。例如，平整層是由硅烷形成的氧化物或者替代性地是由正硅酸乙酯(1203)形成的氧化物。由例如非晶硅、氮化硅、金屬(八131、八層)或者氧化鉿制成的保護(hù)層被沉積到平整層上，并且平整層增大了對(duì)氫氟酸蒸汽蝕刻的抵抗力。
[0143]在圖6中能夠看到一個(gè)變形實(shí)施例，其中，制作有非局部功能化層18 ；該層位于中間層的表面20.2上。
[0144]在圖7中能夠看到一個(gè)變形實(shí)施例，其中，制作有非局部功能化層118 ；該層僅位于肥13的敏感部分上。
[0145]在圖8八、88和80中能夠看到實(shí)現(xiàn)中間層的裝置的其它示例性實(shí)施例。在該示例中，中間層120位于密封界面處并且在流體通道內(nèi)部。
[0146]在圖8八中，中間層將通道內(nèi)的通道21界定為具有一定寬度以使得該通道允許肥13結(jié)構(gòu)的敏感部分不受約束。
[0147]在圖88中，中間層只允許肥13結(jié)構(gòu)的敏感部分不受約束，并且中間層存在于肥13結(jié)構(gòu)的上游以及下游。
[0148]在該示例性實(shí)施例中，除存在于密封界面處之外，中間層對(duì)肥13中使用的材料進(jìn)行封裝，僅使得肥13或者肥13網(wǎng)絡(luò)的敏感部分能夠被在流體通道中流動(dòng)的流體接觸。
[0149]該封裝的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)Ψ?3部分中使用的材料進(jìn)行隔離，肥13部分存在于流體通道2中從而能夠與在通道中流動(dòng)的媒質(zhì)相互作用。如果機(jī)械結(jié)構(gòu)由密集的肥13網(wǎng)絡(luò)形成，則通常在流體通道中使用金屬或者電介質(zhì)。
[0150]具有流體通道的裝置(在流體通道中的中間層并未完全覆蓋肥13/1213結(jié)構(gòu)的并非用于與周圍媒質(zhì)接觸的部分)并未超出本發(fā)明的保護(hù)范圍，。
[0151]通過這種方式可以避免肥13中使用的材料與存在于流體通道中的媒質(zhì)之間的相互作用。
[0152]另外，中間層在對(duì)肥13的敏感部分進(jìn)行環(huán)繞的區(qū)域中形成準(zhǔn)平整界面，從而形成流體通道的第四表面。
[0153]在圖8(:中尤其能夠看出，中間層120存在于在制作有肥13的層16上方，層16由例如半導(dǎo)體材料制成并且在通孔區(qū)域中由例如金屬制成。中間層的存在機(jī)械地增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)，尤其是對(duì)于由于通孔材料與形成的通孔的周圍材料之間的熱膨脹率的差別而在通孔中引起的機(jī)械應(yīng)力。裝置的可靠性得到了改善。
[0154]在圖9中能夠看到一個(gè)變形實(shí)施例，其中，制作有非局部功能化層18 ；該層位于中間層的表面120.2上。
[0155]在圖10中能夠看到一個(gè)變形實(shí)施例，其中，制作有非局部功能化層118 ；該層位于肥13的敏感部分上。
[0156]在圖11八與118中能夠看到實(shí)現(xiàn)了稱為“封裝層”的附加層220的裝置的另一示例性實(shí)施例，封裝層只存在于流體通道內(nèi)部并且對(duì)肥13中使用的材料進(jìn)行覆蓋。
[0157]除了與密封相關(guān)的部分之外，封裝層220具有與層120相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0158]按照與圖9和10的變形方式相似的方式，圖11八和118的裝置能夠包括局部地位于結(jié)構(gòu)的敏感部分上或者并非局部的功能化層；該功能化層位于裝配界面處、封裝層220以及肥13結(jié)構(gòu)的敏感部分之上。
[0159]在圖11八與118中能夠看到在流體通道中實(shí)現(xiàn)了多個(gè)肥13的裝置的一個(gè)示例性實(shí)施例。肥13可以互連或者不互連。以下對(duì)具有互連肥13的裝置的一個(gè)示例進(jìn)行說明。
[0160]在所示示例中，三對(duì)肥13沿軸X對(duì)齊。
[0161]在圖12八與128中能夠看到具有多個(gè)肥13結(jié)構(gòu)7的裝置的一個(gè)示例性實(shí)施例，其中，這些結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)都可以連接到一個(gè)通孔上。應(yīng)當(dāng)注意的是，在圖12八和128中，流體通道的側(cè)面既不存在金屬互連也不存在任何中間層。然而，這樣的中間層能夠應(yīng)用在之前所述的不同配置中。
[0162]例如在圖13八和138中，中間層120形成于帽蓋與基底之間并且位于通道中，使得只有肥13結(jié)構(gòu)的敏感部分不受限制。
[0163]在圖1?中能夠看到包括有互連肥13網(wǎng)絡(luò)的裝置。在該示例中，肥13之間的互連通過導(dǎo)電連接(優(yōu)選金屬連接)而形成在流體通道中的肥13上。
[0164]之后在多個(gè)金屬層上制作互連線24(在所示示例中為兩個(gè)金屬層)，從而將形成流體通道內(nèi)的肥13網(wǎng)絡(luò)的肥13進(jìn)行互連。與一個(gè)或者兩個(gè)以上金屬層的互連并未超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0165]該配置能夠保持圍繞肥13的表面的平整度，尤其是裝配界面的平整度，并且以此方式來簡化帽蓋與基底的裝配。如上所述，通孔可接觸到連接線中的一個(gè)上。
[0166]作為一個(gè)變形方式，肥13能夠直接通過連接圖案8進(jìn)行電互連，和丨或通過除本發(fā)明的裝置之外的互連圖案、或者通過包括在裝置中的組件(例如，在后表面I上形成的電布線層〉、或者通過裝置之外的組件(電子卡或者通過倒裝焊芯片或銅柱技術(shù)連接到裝置上的集成電路)、或者通過30集成領(lǐng)域中本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的其它技術(shù)進(jìn)行電互連。
[0167]在另一個(gè)變形方式中，肥13能夠通過制作在層16的材料中的互連線進(jìn)行互連，和/或通過在與層16平行的平面中制作的一個(gè)或者多個(gè)金屬層進(jìn)行互連。在后一種情況中，金屬互連能夠通過空氣或者一個(gè)或多個(gè)介電材料來相互絕緣。
[0168]在圖15中能夠看到圖14的裝置的一個(gè)變形方式，其中，中間層120被應(yīng)用。非常有利地，電連接通過諸如氧化硅之類的電絕緣材料制成的中間層120來封裝，僅剩余敏感部分能夠接觸。該封裝使得互連材料與通道中流動(dòng)的流體隔離，并且以此方式防止不希望的反應(yīng)。該中間層還形成流體通道的第四表面。
[0169]不同的金屬層被部分地封裝在由例如氧化硅制成的電絕緣層120中。
[0170]由中間層進(jìn)行該封裝尤其有益于實(shí)現(xiàn)可能具有多層互連的肥13互連，所述肥13通過半導(dǎo)體材料或者金屬制成的導(dǎo)電軌道互連，其中，各層之間的電絕緣通過介電層來實(shí)現(xiàn)并且整個(gè)組件位于流體通道內(nèi)。
[0171]在圖16至18中所示的為通過干膜抗蝕劑(或01^) 22完成裝配的裝置。
[0172]例如，通過層壓將薄樹脂膜施敷到帽蓋6的下表面上，帽蓋6的下表面用于與層16(圖16)或者與中間層20(圖17和18)接觸，并且薄樹脂膜通過光刻和顯影來構(gòu)造。帽蓋和樹脂膜組件被轉(zhuǎn)移和密封到基底上。
[0173]在圖16至18中所示的示例中，薄膜22采用具有大體相同的密封面積的兩個(gè)平行珠的形式。這些珠在干膜的隔離和顯影之后獲得。
[0174]干膜是具有環(huán)氧樹脂、苯酚、丙烯酸或硅酮基的樹脂。
[0175]干膜厚度介于幾微米至幾十微米之間，或者是幾百微米厚的多層干膜，并且有利地僅為幾微米厚。
[0176]通過干膜方式進(jìn)行的密封具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0177]-該密封類型能夠發(fā)生在相對(duì)較低的溫度下，通常低于250攝氏度或者為室溫，該溫度適用于存在的金屬軌道。實(shí)際上，在使用鋁軌道的情況下的最高溫度為400攝氏度。
[0178]-該密封類型適用于大量材料。
[0179]-干膜能夠被制作在帽蓋上，而不用顧及由之前形成的流體通道造成的強(qiáng)拓?fù)?，該流體通道不允許在肥13/1213結(jié)構(gòu)上進(jìn)行光刻類型的操作，因?yàn)榉?3/1213結(jié)構(gòu)已經(jīng)包含釋放的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0180]-由干膜實(shí)現(xiàn)的該密封類型的優(yōu)點(diǎn)在于，與分子或者共熔類型的密封甚至是熱壓密封相比較，對(duì)所需的密封界面上的表面條件(平整度、魯棒性、顆粒的存在)的要求更加寬松。因此，干膜的使用能夠允許進(jìn)行密封而無需預(yù)先對(duì)實(shí)施密封的基底表面(例如，圖17和18中的中間層的面20.2)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，并且該表面條件在沉積之后能夠直接滿足要求。
[0181]有利地，該特點(diǎn)使得能夠在存在裝配界面處的功能化層的情況下實(shí)現(xiàn)密封。另外，該密封的溫度適用于功能化層的存在，所述功能化層由諸如高分子聚合物之類的材料在低溫下沉積或者制成。
[0182]-該膜類型同樣使得有可能具有較大的厚度(例如，大約幾百微米)但是也可能具有幾十微米的厚度又或者是幾微米的厚度，因?yàn)檩^小的厚度使得能夠?qū)εc周圍媒質(zhì)相互作用的干膜材料的厚度加以限制。
[0183]-該膜類型還具有令人滿意的熱穩(wěn)定性。
[0184]-另外，由于該密封類型適用于大量材料，對(duì)于能夠?qū)崿F(xiàn)的功能化層的選擇具有極大的自由度。很可能想到的是，在肥13和帽蓋部分上應(yīng)用不同屬性和/或厚度的功能化層。當(dāng)帽蓋形成氣相色譜柱的時(shí)候這尤其有益。在此情況下，帽蓋能夠接受功能化，該功能化能夠履行對(duì)要進(jìn)行分析的氣體混合物或者液體混合物的分析物實(shí)施分離的功能，同時(shí)肥13能夠接受另一功能化，該功能化能夠?qū)z測效率進(jìn)行優(yōu)化。
[0185]當(dāng)應(yīng)用功能化層時(shí)，密封優(yōu)選地通過干膜技術(shù)來完成。
[0186]在此對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法示例進(jìn)行說明，該方法用于制作具有流體通道的裝置。
[0187]將要說明的方法能夠同時(shí)對(duì)在流體通道中沿著縱向軸對(duì)齊的多個(gè)肥13進(jìn)行制作，其中，只有一個(gè)肥13被示出。由此可見，該方法允許同時(shí)對(duì)具有一個(gè)或者多個(gè)肥13的多個(gè)裝置進(jìn)行制作，其中，在制造方法的最后將各個(gè)裝置分離。
[0188]在第一階段，包括肥13/1213結(jié)構(gòu)的基底由諸如絕緣體上的硅(301)基底制作。替代性地，能夠使用任何包括制作有肥13/1213的層的基底，其中，該層形成于犧牲層上，犧牲層通過自身的蝕刻來允許肥13/1213結(jié)構(gòu)的釋放。制作肥13/1213結(jié)構(gòu)的層的材料能夠是諸如31、(?、31(?、31 (^、以八8、、III？之類的單晶或者多晶半導(dǎo)體材料。犧牲層能夠存在于整個(gè)基底上，或者替代性地僅僅局部地位于要制作肥13的特定位置。
[0189]能夠想到的是，^18/1218結(jié)構(gòu)包括光學(xué)功能以便于包括微光機(jī)電系統(tǒng)(10213)和/或諸如0103之類的集成電子部分。
[0190]將要說明的方法的第一個(gè)示例使得根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠被制作為包括中間層以及局部功能層，以及區(qū)域中的互聯(lián)層(如圖7中所示)。
[0191]801基底包括一層例如由氧化硅制成的絕緣材料28以及硅層30，肥13結(jié)構(gòu)將形成在所述硅層30中。
[0192]在第一步驟中對(duì)硅層30進(jìn)行摻雜。為了做到這一點(diǎn)，諸如熱氧化層之類的保護(hù)氧化層被成形在摻雜層30上并且隨后的是注入步驟，再隨后為熱處理和通過移除氧化層來進(jìn)行的還原作用。
[0193]摻雜能夠以整板的方式來實(shí)現(xiàn)，或者當(dāng)需要對(duì)具有不同類型摻雜物質(zhì)的區(qū)域進(jìn)行定位的時(shí)候使用諸如樹脂之類的掩膜來實(shí)現(xiàn)。例如，能夠想到的是，根據(jù)是否需要優(yōu)化熱壓計(jì)量裝置靈敏度和丨或噪聲，從而使用肥13區(qū)域中輕(每立方厘米1018至1019數(shù)量級(jí))的？型摻雜物質(zhì)(例如，硼)或者~型摻雜物質(zhì)(例如，磷)，或者使用接觸觸點(diǎn)區(qū)域中的重?fù)诫s(每立方厘米1020數(shù)量級(jí))的媒質(zhì)以用于接受其下表面上的通孔的金屬，從而提供令人滿意的歐姆接觸。
[0194]在圖19八中所示的是以此方式得到的元件。
[0195]在后續(xù)步驟中對(duì)肥13結(jié)構(gòu)與電接觸觸點(diǎn)進(jìn)行限定。
[0196]為此，通過已知方式來完成硅層30的光刻以及各向異性蝕刻。
[0197]隨后在硅以及氧化硅層28上進(jìn)行剝離步驟以移除光刻樹脂層。
[0198]在圖198中所示的是以此方式得到的元件。在圖198所示的截面圖中能夠看到單一肥13，但是該結(jié)構(gòu)優(yōu)選地包括X方向上的多個(gè)肥13。該結(jié)構(gòu)還可以包括與X方向垂直的方向上的多個(gè)肥13。
[0199]在下一步驟中對(duì)金屬互連線進(jìn)行制作。為此，在結(jié)構(gòu)化層30上沉積介電層32 ；即沉積例如由31財(cái)形成的氧化物，該介電層的厚度大于結(jié)構(gòu)化硅層30的拓?fù)洹?br> [0200]隨后執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光或01？步驟以使得層32的表面平整。在此之前，優(yōu)選地執(zhí)行所要構(gòu)成的拓?fù)涓叨鹊摹胺囱谀ぁ鳖愋偷墓饪桃约皩?2的部分蝕刻，這使得拋光步驟更加方便并且縮短了拋光步驟的持續(xù)時(shí)間。
[0201]在后續(xù)步驟中，通過光刻和蝕刻來打開層32以到達(dá)硅層30，并且為制作肥13之間的電接觸觸點(diǎn)和/或互連線做準(zhǔn)備。
[0202]在圖中所示的是以此方式得到元件。
[0203]在后續(xù)步驟中，由諸如八131制成的金屬層34被沉積，因?yàn)榘?31的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)釋放機(jī)械結(jié)構(gòu)的氫氟酸蒸汽蝕刻有足夠的抵抗力。對(duì)所形成的層的厚度加選擇以便于后續(xù)的平整化。
[0204]在后續(xù)步驟中進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光。
[0205]在圖190中所示的為以此方式得到的元件。
[0206]在該所示示例中保留有層32。作為一個(gè)變形方式，層32能夠被移除并且有利地相對(duì)于互連線金屬被選擇性地蝕刻，從而保留互連和/或接觸觸點(diǎn)的金屬線。層32能夠被完全移除或者僅部分移除(例如，在用于裝配的區(qū)域中制作接觸觸點(diǎn)和/或互連線的步驟能夠多次重復(fù)以制作多層金屬互連。這些步驟還能夠在一個(gè)或者多個(gè)層上的不同肥13之間制作電互連線?；ミB線通過層32的材料來相互絕緣。
[0207]后續(xù)步驟對(duì)中間層20的制作進(jìn)行說明。
[0208]在所示示例中，中間層20具有兩層。一層介電材料35被沉積，介電材料例如是由硅烷形成的氧化物，或者替代性地是由正硅酸乙酯(1203)形成的氧化物。由非晶硅、氮化硅、金屬(八131、八層)或者氧化鉿制成的保護(hù)層被沉積到平整層上，并且保護(hù)層增大了對(duì)用于釋放肥13的氫氟酸蒸汽蝕刻的抵抗力。
[0209]在使用由單一材料制成的中間層的情況下，對(duì)中間層的厚度進(jìn)行確定以能夠尤其在釋放機(jī)械結(jié)構(gòu)的最終步驟中保護(hù)連接線，比如說，選擇中間層的厚度使其充分考慮到釋放蝕刻引起的厚度減少，以使得中間層仍然覆蓋連接線。如上所述，在此情況下中間層的厚度為大約幾微米。
[0210]在此示例中，中間層20形成于金屬互連線和/或電接觸觸點(diǎn)上，但是中間層可以直接形成于肥13層上(肥13層具有或者沒有金屬互連線或電接觸觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意的是，層32能夠在形成互連線之后被移除；中間層20將直接形成于這些連線上。
[0211]在圖192中所示的為以此方式得到的元件。
[0212]在層20的沉積之前，可進(jìn)行層32的拋光步驟(例如(^?)。
[0213]在后續(xù)步驟中對(duì)中間層進(jìn)行蝕刻以實(shí)現(xiàn)肥13/1213結(jié)構(gòu)的釋放。非晶硅36和層35被蝕刻，并且層32也可被部分地或者全部地蝕刻。例如，能夠?qū)⒌入x子蝕刻用于非晶硅并且將等離子蝕刻用于形成中間層的氧化硅的蝕刻。
[0214]中間層20能夠通過不同的方式進(jìn)行蝕刻以制作上述的不同裝置。能夠通過保護(hù)表面的其余部分來僅在敏感部分上面進(jìn)行蝕刻，以使得中間層位于裝配界面處以及流體通道中，或者僅處于裝配界面處，又或者替代性地僅位于流體通道中(在此情況下中間層僅具有封裝功能)。
[0215]對(duì)中間層20的蝕刻進(jìn)行選擇，從而保留金屬互連以及半導(dǎo)體材料制成的1213。以此方式，開口的尺寸通過諸如光刻來確定，從而顧及到“肥13”方法結(jié)束時(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)的釋放長度，因?yàn)樵摬襟E能夠引起不希望的對(duì)中間層20的平整層的側(cè)面蝕刻，如果不對(duì)側(cè)面蝕刻進(jìn)行控制則可能引起例如金屬互連、與帽蓋的密封界面之下的區(qū)域的不希望的區(qū)域的釋放。另外，中間層中開口的蝕刻優(yōu)選地在到達(dá)半導(dǎo)體之前停止于半導(dǎo)體上面的金屬中，以使得不對(duì)構(gòu)成機(jī)械結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層造成破壞。
[0216]在圖19？中所示的為以此方式得到的元件。
[0217]在后續(xù)步驟中，尤其是移動(dòng)部分1被釋放。進(jìn)行釋放，例如通過使用氫氟酸蒸汽對(duì)圍繞肥13結(jié)構(gòu)的介電材料進(jìn)行各向同性蝕刻；這些是層28和32。層28能夠被完全或者部分蝕刻。由于保護(hù)層36的存在，層35被保護(hù)并且厚度并未減小。
[0218]在圖196中所示的為以此方式得到的元件。
[0219]在圖19?中，圖中的元件被示出為包括功能化層118，功能化層位于肥13的懸掛部分10上。作為一個(gè)變形方式，該層可以是非局部的。作為一個(gè)變形方式，該元件還可以不具有任何功能化層。
[0220]通過液相或者氣相沉積以不同方式能夠制作功能化層。優(yōu)選地使用諸如化學(xué)氣相沉積((^0)或原子層沉積(八⑶)氣相沉積技術(shù)。同樣能夠應(yīng)用材料的外延生長和/或多孔化以及/或者汽化類型的技術(shù)。這些技術(shù)為比液相技術(shù)更適宜的噴濺或者點(diǎn)噴類型的技術(shù)，因?yàn)檫@些技術(shù)允許避免在存在被釋放的肥13結(jié)構(gòu)時(shí)候使用液相。然而，例如當(dāng)肥13/1213結(jié)構(gòu)足夠堅(jiān)固的時(shí)候也能夠使用液相技術(shù)。
[0221]形成功能化層的沉積材料能夠是高分子材料、介電的、半導(dǎo)體材料或者其它多孔材料、金屬等。
[0222]在局部沉積的情況下能夠使用機(jī)械掩膜技術(shù)(模版印刷，0611011),或者已知的用于制作微系統(tǒng)的剝離技術(shù)，又或者將液體溶劑滴局部沉積的點(diǎn)噴技術(shù)等等。
[0223]在圖1冊中，功能化層僅出現(xiàn)在肥13表面處。功能化層優(yōu)選地圍繞肥13，并且功能化層的厚度并不需要圍繞機(jī)械結(jié)構(gòu)始終保持一致。通過諸如之類的保形沉積技術(shù)來實(shí)現(xiàn)該沉積。
[0224]基于兩面都被拋光的基底38對(duì)制作帽蓋6的步驟一個(gè)示例進(jìn)行說明，基底由硅、玻璃、石英等制成并指定帽蓋基底38。
[0225]首先，對(duì)標(biāo)志(未示出)進(jìn)行限定并且在基底的后表面38.1和前表面38.2進(jìn)行蝕刻，這些標(biāo)志被用于在肥13基底和帽蓋被密封時(shí)使肥13基底與帽蓋之間對(duì)齊。
[0226]在后續(xù)步驟中，例如幾微米厚的氧化硅膜的硬膜的沉積被制作于基底38的前表面38.2上(圖20幻。進(jìn)行掩膜40的光刻和蝕刻來限定空腔。
[0227]隨后使用例如“808也”類型方法的深反應(yīng)離子蝕刻(081?來對(duì)帽蓋38進(jìn)行蝕刻，“808也”類型方法為一系列等離子的蝕刻步驟以及等離子的鈍化，通過該方法來形成界定流體通道的空腔。例如，蝕刻的深度為大約幾百微米。
[0228]硬膜能夠例如通過冊類型的濕法蝕刻來移除。
[0229]在圖208中所示的為以此方式得到的元件。
[0230]如果需要獲得多個(gè)蝕刻深度，隨后可完成光刻的兩個(gè)步驟，例如第一深度用于流體通道并且第二深度產(chǎn)生流體通道的入口和出口。
[0231]就肥13而言，能夠使用帽蓋中蝕刻制作的內(nèi)表面上的沉積材料來功能化；該材料能夠是肥13結(jié)構(gòu)的功能化層的材料或者其它材料。
[0232]在此使用干樹脂膜對(duì)基底上帽蓋裝配的優(yōu)選示例進(jìn)行說明。如上所述通過優(yōu)選的方式在帽蓋上形成干膜。
[0233]在后續(xù)步驟中，對(duì)帽蓋6進(jìn)行制備以利用干膜來密封在肥13/^13結(jié)構(gòu)上。對(duì)帽蓋的密封表面進(jìn)行制備，從而在帽蓋上提供令人滿意的干膜粘合。
[0234]干膜22被粘合到帽蓋基底38的前表面38.2處，該粘合優(yōu)選地通過層壓來獲得。該層壓使得能夠使用該技術(shù)而無需考慮基底的這一側(cè)上流體通道的存在所導(dǎo)致的強(qiáng)拓?fù)洹?br> [0235]在后續(xù)步驟中，完成光刻和顯影以構(gòu)造干膜，并且干膜具有沿著蝕刻在帽蓋中的空腔的珠。如圖20(:中所示，該珠可以是寬珠或者替代性地及優(yōu)選地為相互平行的多個(gè)窄珠。在后一種情況下，這些珠以及珠之間的空間能夠?yàn)閹孜⒚滓约皫资⒚住?br> [0236]珠優(yōu)選地具有規(guī)則結(jié)構(gòu)以及覆蓋在整個(gè)要密封的結(jié)構(gòu)上的緊密的密封表面，從而保證干膜在密封步驟中在合理的壓力下一致地破碎。
[0237]在圖20(:中所示的為以此方式獲得的原件，并且帽蓋基底38準(zhǔn)備被密封到1218結(jié)構(gòu)4的基底上。
[0238]如上所述，作為一個(gè)變形方式，其它的密封技術(shù)能夠被用于裝配帽蓋和基底。在此情況下，可實(shí)施諸如特殊清潔步驟之類的其它的準(zhǔn)備步驟。本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的密封技術(shù)(例如分子密封或共熔密封技術(shù)、或金屬密封技術(shù)，又例如通過熱壓)隨后能夠得到實(shí)施，其中，這些密封技術(shù)中的某些需要在之前形成金屬珠。
[0239]在后續(xù)步驟中對(duì)包括肥13/1213結(jié)構(gòu)的帽蓋6與基底4進(jìn)行密封。使用密封設(shè)備來實(shí)現(xiàn)密封，密封設(shè)備使得能夠?qū)?yīng)用于要密封的帽蓋與基底之間的溫度和壓力進(jìn)行控制。可以實(shí)施現(xiàn)有技術(shù)中的表面處理得，以優(yōu)化粘合能量。
[0240]首先通過之前在基底上制作的標(biāo)志將基底4與帽蓋6對(duì)齊。
[0241]隨后在基底4與帽蓋6之間施加壓力并且還施加特定的溫度。
[0242]所施加的壓力為大約幾千牛至幾十千牛，并且該溫度介于100攝氏度至200攝氏度之間。
[0243]隨后對(duì)基底4與帽蓋6進(jìn)行裝配。流體通道在側(cè)面邊緣處被流體密封。在圖200中所示的為以此方式得到的元件。
[0244]諸如圖200中所示的組件通常通過在微電子領(lǐng)域中使用的圓形基底進(jìn)行制作。
[0245]在此對(duì)通孔的制作步驟進(jìn)行說明。
[0246]在一個(gè)步驟中，后表面處的硅襯底優(yōu)選地通過磨削以及隨后通過化學(xué)機(jī)械拋光變薄。通過使后表面的基底變薄，有利地對(duì)通孔深度進(jìn)行限制并且簡化填充空腔的操作。
[0247]基底的剩余厚度使得保留有足以保持組件不會(huì)變脆的厚度。對(duì)于幾微米(例如，50111)寬的通孔，后表面的基底有利地保留有大約10 4 111至50 4 111的厚度。該寬度使得能夠提供很高的觸點(diǎn)密度。對(duì)于大約為2至10的形狀系數(shù)，通孔的深度為大約10至這些尺寸允許很高的通孔密度并且在基底變薄之后保留了剩余基底層的厚度，該厚度足夠用于形成流體通道的下底的基底區(qū)域以抵制變薄的操作。
[0248]流體通道的深度能夠?yàn)閹资⒚字翈装傥⒚撞⑶覍?duì)于100^ 0寬度而言通常為
100卩爪。
[0249]非常優(yōu)選地，在帽蓋與肥13基底的密封步驟之后進(jìn)行變薄的步驟，以使得帽蓋作為操作中的“手柄”來使肥13基底變薄。以此方式，能夠獲得足夠薄的基底以實(shí)現(xiàn)所需的通孔密集度，并且同時(shí)保留足夠的機(jī)械特征。
[0250]作為一個(gè)變形方式，變薄步驟能夠使用化學(xué)蝕刻、等離子蝕刻等來完成。
[0251]在圖214中所示的為以此方式得到的元件。
[0252]在后續(xù)步驟中，幾微米厚的介電材料層42形成于后表面。例如，層42為通過？2(^0沉積的氧化硅。層42的目的在于將通孔與稱為重分布層郵0的重分布部分隔離，重分布層與后續(xù)步驟結(jié)合以將具有通孔的裝置連接到外部電子電路上。在圖218中所示的為以此方式得到的元件。
[0253]在后續(xù)步驟中，在變薄的基底上制作通孔。
[0254]為此，使用例如光刻和各向異性蝕刻或者例如冊3等離子來對(duì)層42進(jìn)行構(gòu)造。使用例如等離子0卩12以及鈍化來蝕刻硅襯底27，并且使用例如等離子來蝕刻犧牲層28，該蝕刻停止于肥13層30處。以此方式形成的孔被標(biāo)注為44。
[0255]在優(yōu)選方式中，進(jìn)行第一深度蝕刻并且在氧化層28處停止，以及隨后進(jìn)行精蝕刻并且到達(dá)層30且防止層30被破壞。
[0256]在圖21(:中所示的為以此方式得到的元件。
[0257]作為一個(gè)變形方式，蝕刻在接觸觸點(diǎn)以及/或者互連線處停止(圖210’)以在通孔與觸點(diǎn)或代替金屬/硅觸點(diǎn)的互連線之間產(chǎn)生金屬/金屬接觸；當(dāng)蝕刻通孔的時(shí)候還蝕刻層30。
[0258]樹脂隨后被移除。
[0259]有利地，對(duì)蝕刻方法進(jìn)行選擇以防止沿壁的副蝕刻以及8(^1101)1118效應(yīng)。
[0260]孔的尺寸為:大約寬2 9 III至10 9 111以及深10 9 III至100 9 111。這些尺寸允許進(jìn)行蝕刻、通孔底清潔、填充材料的保形等步驟。
[0261]作為一個(gè)變形方式，可以使用激光打孔來完成蝕刻，但是要停止于層30處則更加復(fù)雜。
[0262]在后續(xù)步驟中，使用例如沉積來在孔44的內(nèi)表面上形成大約幾百納米厚的介電材料層46以實(shí)現(xiàn)孔44的側(cè)面電絕緣，其中，該材料優(yōu)選地具有令人滿意的保形性(例如，該材料為使用3八?0形成的3102)。
[0263]其它電介質(zhì)之類的介電材料也能夠被使用，例如其它類型的3102或者例如高分子聚合物。
[0264]在圖210中所示的為以此方式得到的元件。
[0265]在圖210’中，孔144被電絕緣材料層146覆蓋。
[0266]作為一個(gè)變形方式，參照?qǐng)D218所說明的蝕刻在犧牲層28處停止，這減小了對(duì)肥13造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)，肥13相對(duì)于基底中的蝕刻厚度而言非常精細(xì)。隨后對(duì)電絕緣層進(jìn)行蝕刻并且該蝕刻到達(dá)肥13層30。
[0267]隨后進(jìn)行通孔底處的清潔和表面制備步驟。
[0268]由諸如II隊(duì)了1、％、等材料制成的幾百納米厚的勢壘層(未示出)形成于孔的底部以及孔的側(cè)壁上。該勢壘層使用濺射或者￠^0等進(jìn)行沉積。
[0269]在后續(xù)步驟中，使用和/或和/或?yàn)R射來形成由銅制成的種晶層以備用于使用金屬來填充通孔。例如，該層的厚度介于幾十納米至幾百納米之間。
[0270]在后續(xù)步驟中，使用導(dǎo)電材料48填充該孔以形成通孔。導(dǎo)電材料優(yōu)選地為諸如化、1之類的金屬材料或者重?fù)诫s的多晶硅之類的材料。
[0271]使用電化沉積伍⑶)完成填充。隨后能夠進(jìn)行熱處理。同樣能夠使用”0或？乂0來完成填充，其中，這些技術(shù)能夠保證令人滿意的填充保形性。
[0272]隨后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光步驟以使組件平整化并且移除多余的。。
[0273]以此方式獲得的元件在圖122中示出；通孔的導(dǎo)電材料與肥13的硅接觸；例如，該接觸為。/義或者1/31接觸。在圖212’中，導(dǎo)電材料148與存在于接觸觸點(diǎn)或者互連線的表面處的金屬接觸(例如，該接觸為或者&1/八131接觸)。
[0274]例如，分布層或能夠通過執(zhí)行例如以下步驟而在通孔出現(xiàn)的表面處形成:
[0275]例如，大約50110厚的31^氮化物薄層50以及安裝氧化物層形成于后表面，尺01安裝氧化物層為幾百納米厚。
[0276]在后續(xù)步驟中進(jìn)行層52的光刻以及氧化物52的蝕刻，光刻和蝕刻在層52處停止以形成在氧化物中蝕刻的線54。
[0277]在后續(xù)步驟中移除樹脂。
[0278]消除與通孔垂直的蝕刻線54中的51況以獲得通孔。隨后對(duì)線進(jìn)行清理。
[0279]在后續(xù)步驟中完成線的底部金屬化為一層與銅。例如，該金屬化使用幾百納米深度的來實(shí)現(xiàn)；隨后使用￡0)沉積的超過1 9 III厚度的銅56來填充該線。隨后進(jìn)行熱處理和化學(xué)機(jī)械拋光。
[0280]在圖21？中所示的為以此方式得到的元件。
[0281]層允許對(duì)！'^接觸以及制備的器件進(jìn)行分配，該裝置準(zhǔn)備與外部連接(例如與例如集成電路另外，該層允許將芯片與集成電路進(jìn)行裝配之前實(shí)現(xiàn)電學(xué)檢測以在需要時(shí)在對(duì)芯片進(jìn)行揀選，這允許降低成本并且同時(shí)顧及到生產(chǎn)方面，如果這些方面對(duì)于本發(fā)明的裝置以及集成電路而言不同。
[0282]替代性地，通過已知方式來制備該裝置以用于與集成電路(芯片或者晶片)的連接。
[0283]以此方式能夠使用芯片轉(zhuǎn)移或者晶片轉(zhuǎn)移類型的操作來完成下述操作，即通過將本發(fā)明的裝置的通孔優(yōu)選地經(jīng)由層連接到集成電路的金屬層中的一個(gè)上來將裝置連接到集成電路上的操作。
[0284]該操作能夠通過將一個(gè)晶片轉(zhuǎn)移到另一晶片(晶片到晶片111)或者替代性地將一個(gè)芯片轉(zhuǎn)移到一個(gè)晶片(芯片到晶片011)或者替代性地將芯片轉(zhuǎn)移到芯片(芯片到芯片010)來以不同的方式完成。在芯片轉(zhuǎn)移的情況下，形成集成電路的芯片被轉(zhuǎn)移到芯片或者晶片或者本發(fā)明的裝置上，反之亦然。
[0285]的針對(duì)30技術(shù)開發(fā)的各種技術(shù)尤其可能，例如熔球、八11-如密封、具有顆粒配置形式的金屬圖案的高分子密封。
[0286]這些技術(shù)要求在本發(fā)明的裝置以及/或者集成電路部分上完成準(zhǔn)備操作，例如:
[0287]-通過實(shí)施特定操作以對(duì)例如用于直接密封的金屬層進(jìn)行清潔；
[0288]-通過形成如上所述的尺01層；
[0289]-通過在應(yīng)用諸如011、八11之類的金屬-金屬密封技術(shù)、具有諸如III八11、011811之類的可熔材料的密封技術(shù)、具有共熔導(dǎo)體的密封技術(shù)等之前在裝置界面處形成金屬圖案(例如，用于密封的銅柱)；
[0290]-通過形成可熔珠來應(yīng)用插拔、^11811等技術(shù)。
[0291]在上述方法中，在密封帽蓋之前在包括肥13的基底上制作中間層20。
[0292]但是根據(jù)本發(fā)明的裝置不包括中間層。在圖22八至222中能夠看到在沒有中間層的裝置中制作通孔的步驟。
[0293]包括肥13的基底的制作步驟與圖194與198中所示的步驟類似。在該實(shí)例中不存在互連線的制作。
[0294]帽蓋的制作步驟與圖204與208中所示的步驟類似。
[0295]通過與圖20(:中所示步驟的密封類似的方式完成密封。該密封優(yōu)選地為干膜密封，但是替代性地還可以為共熔密封、分子密封、熱壓金屬密封等等。
[0296]在此對(duì)通孔的制作進(jìn)行說明。
[0297]通孔的制作與圖21(:至212中所示的步驟類似。
[0298]首先，基底4通過磨削(磨削之后進(jìn)行(^?)而在其后表面變薄，從而獲得介于15 9 III至50 4 III之間的厚度。
[0299]在后續(xù)步驟中，在后表面形成介電材料層57。
[0300]在圖22八中所示的為以此方式得到的元件。
[0301]在后續(xù)步驟中，使用參照?qǐng)D21(:進(jìn)行說明的方法對(duì)孔58進(jìn)行蝕刻。蝕刻能夠在肥13層30處停止。
[0302]在后續(xù)步驟中使用參照?qǐng)D210所述方法將諸如3102^(^0之類的介電材料制成的層60沉積在孔的內(nèi)表面上。
[0303]在圖228中所示的為以此方式得到的元件。
[0304]根據(jù)參照?qǐng)D212所述的方法，在后續(xù)步驟中通過使用優(yōu)選為金屬的導(dǎo)電材料62對(duì)孔進(jìn)行填充來形成通孔。
[0305]在圖22(:中所示的為以此方式得到的元件。
[0306]在此對(duì)制作裝置的方法進(jìn)行說明，該裝置包括中間層但是在流體通道中不具有互連線。
[0307]制作肥13基底的第一步驟與圖194與198中所示的步驟類似。
[0308]在后續(xù)步驟中，在層30上形成中間層20。其能夠由多個(gè)材料形成，其能夠在表面上包括例如對(duì)肥13釋放蝕刻進(jìn)行抵抗的層；例如，該層能夠由抵抗氫氟酸的非晶硅制成。
[0309]在圖23八中所示的為以此方式得到的元件。
[0310]在后續(xù)步驟中構(gòu)造中間層20以使得能夠與被釋放的肥13結(jié)構(gòu)所在的區(qū)域接觸。為此，進(jìn)行中間層20的光刻和蝕刻。在此示例中，中間層20被保持在裝配區(qū)域中。如上所述，中間層能夠以其它方式構(gòu)造(例如，僅在敏感部分上面)從而對(duì)表面的剩余部分進(jìn)行保護(hù)，或者替代性地通過裝配界面的區(qū)域中進(jìn)行蝕刻以移除此區(qū)域中的中間層并且只保留流體通道。隨后使用氫氟酸來釋放肥13結(jié)構(gòu)。
[0311]在圖23(:中所示的為以此方式得到的元件。
[0312]帽蓋的制作步驟與圖204與208中所示的步驟類似。
[0313]通過與圖20(:中所示步驟的密封類似的方式完成密封。該密封優(yōu)選地為干膜密封，但是替代性地還可以為共熔密封、分子密封、熱壓密封等等。
[0314]在該實(shí)施例中，密封形成在中間層20與帽蓋6之間。在圖230中所示的為以此方式得到的元件。
[0315]在此對(duì)通孔的制作進(jìn)行說明。
[0316]通孔的制作與圖218至212中所示的步驟類似。
[0317]首先，基底4通過磨削(磨削之后進(jìn)行(^?)而在其后表面變薄，從而獲得介于15 9 III至50 4 III之間的厚度。
[0318]在后續(xù)步驟中，在后表面形成介電材料層62。
[0319]在后續(xù)步驟中，使用參照?qǐng)D21(:進(jìn)行說明的方法對(duì)孔64進(jìn)行蝕刻。該蝕刻能夠在肥13層30處(圖232)處或者犧牲層28中停止。
[0320]在后續(xù)步驟中使用參照?qǐng)D210所述方法將諸如3102^(^0之類的介電材料制成的層66沉積在孔的內(nèi)表面上。
[0321]在后續(xù)步驟中通過使用優(yōu)選為金屬的導(dǎo)電材料38對(duì)孔進(jìn)行填充來形成通孔。
[0322]在圖23？中所示的為以此方式得到的元件。
[0323]在上述方法示例中，在將帽蓋封裝到肥13基底上并且在肥13被釋放之后制作通孔。但是在根據(jù)本發(fā)明的裝置所使用制作方法中，在釋放肥13之前且在將帽蓋密封在肥13基底上之后，或者在釋放肥13之后且在將肥13密封到帽蓋與肥13基底之間之后制作通孔。
[0324]如上所述，多個(gè)裝置被整體制成在由諸如硅制成的基底上，其中形成的組件包括多個(gè)平行通道。隨后使用解理和/或鋸削操作來分離各個(gè)裝置。將每個(gè)通道分開以形成多個(gè)裝置并且將這些通道相互分離。
[0325]在分離步驟過程中不會(huì)污染流體通道。為實(shí)現(xiàn)此目的并且優(yōu)選地，首先在流體通道的入口和出口區(qū)域中制作局部切割線，該切割線深入到肥13基底和帽蓋之內(nèi)并且與流體通道的軸正交，但是并未到達(dá)這些通道，這些切割線對(duì)定義了與通道的軸線垂直的平面；實(shí)施解理操作，該解理操作允許沿著切割線所定義的平面來對(duì)裝置進(jìn)行最后分離。
[0326]應(yīng)當(dāng)注意的是，這些平面與通道的軸線正割，但是并不一定要垂直于該軸。
[0327]對(duì)于與流體通道平行的方向上的分離而言，可以使用常規(guī)鋸削操作。
[0328]根據(jù)在使用具有集成電路的裝置連接(111 011、010)的情況下所選的方法，裝置的芯片的分離操作能夠在與集成電路封裝之前或者之后來完成。
[0329]憑借本發(fā)明能夠制作具有流體通道的裝置，該裝置包括懸掛在通道中的一個(gè)或者多個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)，以此方式來防止在帽蓋中以及/或者在封裝界面和側(cè)面互連線處形成通孔，這使得帽蓋與肥13基底之間的密封加復(fù)雜。
[0330]另外，本發(fā)明允許通過密集且復(fù)雜的電互連容易地制作機(jī)械結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，該電互連盡可能的接近機(jī)械機(jī)構(gòu)以至于可能為幾個(gè)金屬層。本發(fā)明還能夠允許使用封裝層對(duì)除了敏感結(jié)構(gòu)之外的通道中的全部結(jié)構(gòu)和層進(jìn)行封裝。最后，本發(fā)明允許在方法的過程中實(shí)現(xiàn)懸掛機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能化。
【權(quán)利要求】
1.一種包括基底的裝置，所述基底包括至少一個(gè)微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)(NEMS)和一個(gè)流體通道(2)，所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)敏感部分，所述流體通道(2)被限定在所述基底與帽蓋(6)之間，所述流體通道(2)包括至少兩個(gè)開口以便實(shí)現(xiàn)所述通道中的流動(dòng)，所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)位于所述流體通道內(nèi)部，所述帽蓋與所述基底在裝配界面處裝配，所述裝置包括所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)與所述流體通道(2)外部之間的至少一個(gè)電連接，所述電連接(8)由通孔形成，所述通孔至少部分地穿過基底(4)并且位于所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)正下方而且與所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)接觸，其中，所述裝置還包括至少部分地位于所述流體通道中的中間層(120、220)，所述中間層(120、220)在所述流體通道(2)中至少局部地覆蓋除了敏感部分之外的所述微電子/納米電子結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，中間層為封裝層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，通孔通過位于流體通道中的接觸觸點(diǎn)來與微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行電接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，中間層(20、120、220)包括諸如氧化硅或氮化硅之類的電絕緣材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，所述裝置包括功能化層(24、224)，所述功能化層(24,224)至少局部地對(duì)所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)的敏感部分的一部分進(jìn)行覆蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，所述裝置包括在所述流體通道中互連的多個(gè)微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)通過位于流體通道中的互連線進(jìn)行互連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述中間層(20、120、220)包括諸如氧化硅或氮化硅之類的電絕緣材料并且與互連線電絕緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，所述裝置包括插入到所述基底(4)與所述帽蓋之間的干密封膜(22)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述干密封膜(22)包括多個(gè)珠。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，所述裝置包括插入到所述基底與所述帽蓋(6)之間的一層材料，所述材料形成共熔或金屬密封、或者熱壓密封、或者絲網(wǎng)印刷密封、或者為分子密封或玻璃熔塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述中間層(20、120、220)包括至少一個(gè)第一平整層以及沉積在所述第一層上的第二層，制成所述第二層的材料使其對(duì)微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)的釋放步驟敏感或者不敏感。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述通道形成氣相色譜微柱。
14.一種用于制作至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至13中的一項(xiàng)所述的裝置的方法，所述方法包括以下步驟: a)在基底上制作至少一個(gè)微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)； b)在帽蓋基底中制作包括流體通道的帽蓋； c)對(duì)所述帽蓋與所述基底進(jìn)行密封以使得所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)位于所述流體通道中； d)在所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)的正下方的所述基底中制作至少一個(gè)通孔， 所述方法還包括在步驟a)之后，在所述基底上的一個(gè)區(qū)域中形成中間層的步驟，以使得在步驟d)之后該區(qū)域包括位于所述流體通道中的至少一部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，步驟d)在步驟c)之后進(jìn)行或者在步驟c)之前進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15中任一項(xiàng)所述的方法，其中，制作通孔至少包括: -在基底的至少一部分中制作孔的步驟； -使用導(dǎo)電材料來完全填充所述孔或者填充所述孔的一部分的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，所述方法包括在制作至少一個(gè)通孔之前并且在步驟d)之后的使基底變薄的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，所述方法包括，在使用導(dǎo)電材料填充所述孔的步驟之前的在孔的內(nèi)表面上沉積電絕緣材料的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，通過跟隨有精細(xì)蝕刻的深蝕刻來制作所述孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中，所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)的所述敏感部分被懸掛，并且在步驟c)之前釋放。
21.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，所述方法包括，在步驟a)中，在所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)中制作至少一個(gè)電接觸觸點(diǎn)以用于提供與通孔的電接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，所述方法還包括:為了形成所述接觸觸點(diǎn)而在所述觸點(diǎn)上沉積額外的金屬。
23.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，所述方法包括在所述裝置的所述通孔穿出的表面上制作電分布層的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，所述方法包括在所述微電子和/或納米電子結(jié)構(gòu)上和/或在所述帽蓋上和/或在所述中間層上制作流體通道內(nèi)部的功能化層的步驟，其中，所述步驟在密封之前完成。
25.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中，所述密封步驟使用干膜，其中，所述制作方法包括以下子步驟: -將所述干膜層壓在所述帽蓋的壁的底面上； -對(duì)所述干膜進(jìn)行構(gòu)造； -使得所述帽蓋與具有所述微電子/納米電子結(jié)構(gòu)的所述基底之間更加靠近； -施加壓力以壓迫所述干膜。
26.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中，所述密封為共熔或金屬熱壓密封，或者利用分子密封或絲網(wǎng)印刷的密封。
27.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中，同時(shí)制作多個(gè)裝置，所述基底包括多個(gè)微電子/納米電子結(jié)構(gòu)并且所述帽蓋基底包括多個(gè)帽蓋，其中，所述多個(gè)帽蓋同時(shí)被密封到包括所述微電子/納米電子結(jié)構(gòu)的所述基底上，從而使得一個(gè)所述裝置的流體通道能夠與或者不能夠與其它所述裝置的流體通道連通。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述方法包括以下步驟: -沿與所述帽蓋基底和所述基底中的所述流體通道垂直的方向進(jìn)行預(yù)切割的步驟； -分離所述裝置的步驟，優(yōu)選地通過解理來實(shí)現(xiàn)所述分離；-沿與所述流體通道平行的方向在所述通道之間進(jìn)行預(yù)切割或者切割的步驟；-分離所述裝置的步驟，優(yōu)選地通過預(yù)切割解理來實(shí)現(xiàn)所述分離。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK104326435SQ201410351867
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】埃里克·奧里爾, 卡琳·馬庫克斯 申請(qǐng)人:原子能和替代能源委員會(huì)