玻璃上的微器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種在玻璃上制備具有微特征的微器件的方法。該方法包括以下步驟：預(yù)設(shè)第一玻璃基板，并在所述第一玻璃基板上制備金屬圖案，預(yù)設(shè)第二玻璃基板并在所述第二玻璃基板上設(shè)一個或多個通孔，在可控的升溫中加熱所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板，通過加壓的方式鍵合所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板，以形成一個鍵合基板，其中，所述金屬圖案嵌于所述鍵合基板內(nèi)，在可控的降溫中冷卻所述鍵合基板，然后將所述鍵合基板保持在一個適宜蝕刻的溫度，蝕刻所述鍵合基板內(nèi)的金屬圖案，其中，蝕刻劑通過所述通孔流入金屬圖案，在鍵合基板內(nèi)形成的一個空間，其中，所述空間具有微特征。
【專利說明】玻璃上的微器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備微器件的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是，本發(fā)明涉及一種在玻璃基板上制備微器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]芯片實驗室裝置是微機(jī)電系統(tǒng)(“MEMS”)裝置的一種子裝置，也稱為微器件，并且通常用于微型化生化的分析和合成。微器件具有微特征，如微通道，微毛細(xì)管，微混合器，微加熱器，和/或微腔。兩個或更多的基板鍵合在一起，以便一個基板上的微特征對準(zhǔn)在第二基板上的微特征，從而形成，例如，微毛細(xì)管。這種微毛細(xì)管可以容納將要運輸或存儲流體(如液體和/或氣體)，這些流體用于進(jìn)行流體的成分之間的化學(xué)反應(yīng)、或分離或混合流體的部分的成分，并隨后對流體的成分組分進(jìn)行化學(xué)或物理上的分析，或開啟或關(guān)閉芯片。
[0003]與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，微器件的某些優(yōu)勢包括低生產(chǎn)成本(由于微量試劑使用)，由于較高的面容比而具有更快的響應(yīng)時間，由于尺寸小而具有大規(guī)模并行的可能，由于大規(guī)模生產(chǎn)而使制造費用較低。此外，這種微器件內(nèi)的微反應(yīng)器超過傳統(tǒng)的比例反應(yīng)器，帶來了一些附加利益，例如，較高的能源效率、反應(yīng)速度、產(chǎn)量、安全性、可靠性、可擴(kuò)展性，就地生產(chǎn)或者按需生產(chǎn)、以及更好的過程控制能力。
[0004]通常，目前的微器件是使用硅基板制造。在硅基板上制造微器件是源于微電子半導(dǎo)體工業(yè)已確立起來的工藝。然而，使用傳統(tǒng)工序在硅基板上生產(chǎn)這種微器件會導(dǎo)致較高的生產(chǎn)成本。例如，要配置為處理化學(xué)或生物樣品的硅微器件需要實施類似CMOS過程和進(jìn)一步的處理，如表面處理，以成為生物適合的微特征。這樣的程序使傳統(tǒng)制造工藝的成本高昂。
[0005]此外，傳統(tǒng)技術(shù)使用調(diào)劑聚合物形成的液體的密封方法，如環(huán)氧樹脂等，這些不適合微器件用于化學(xué)或生物的應(yīng)用。例如，在沿著一個具有微特征的外圍的確定位置，調(diào)劑一個厚度均勻的材料層是非常困難的。而且，密封材料的性能如多孔性，機(jī)械完整性，還有微特征內(nèi)的有機(jī)溶劑材料的干擾，給微器件的操作過程帶來了一些挑戰(zhàn)。此外，這種密封方法還有電場需要粘合的缺點。
[0006]上述方法不適合存在于兩個基板中間的，需要密封的金屬圖案上。即使在經(jīng)過熱粘接過程期間細(xì)致的熱處理之后，延長超過其中之一的基板的金屬微特征上的密封仍可能會導(dǎo)致液體泄漏。防止泄漏對流體系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的，因為泄漏會引起相鄰流體的導(dǎo)管的串?dāng)_，并產(chǎn)生導(dǎo)致后續(xù)樣品交叉污染的死區(qū)容積。在用于氣體系統(tǒng)分析的流體系統(tǒng)中防止泄漏尤其重要，系統(tǒng)中的氣體是由通道中的反作用力形成，或系統(tǒng)中的氣體被引入液體，以便在芯片上的進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，如微反應(yīng)器中化學(xué)物質(zhì)的高通量篩選。
[0007]因此，需要一種能夠在基板上形成微特征的可擴(kuò)展的生產(chǎn)工藝，所述基板對用于分析化學(xué)品和氣體具有相對的惰性。此外，還需要兩個基板之間簡單而有效的鍵合，以形成一個密封的微器件。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]簡而言之，本發(fā)明提出了一種在玻璃上制備具有微特征的微器件的方法。該方法包括以下步驟:預(yù)設(shè)第一玻璃基板，并在第一玻璃基板上制備金屬圖案，預(yù)設(shè)第二玻璃基板并在所述第二玻璃基板上設(shè)一個或多個通孔，在可控的升溫中加熱所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板，通過加壓的方式鍵合所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板，以形成一個鍵合基板，其中，所述金屬圖案嵌于所述鍵合基板內(nèi)，在可控的降溫中冷卻所述鍵合基板，然后將所述鍵合基板保持在一個適宜蝕刻的溫度，蝕刻所述鍵合基板內(nèi)的金屬圖案，其中，蝕刻劑通過所述通孔流入金屬圖案，在鍵合基板內(nèi)形成一個空間，其中，所述空間具有微特征。
[0009]在另一個實施例中，提出了一種在玻璃上形成圖案的方法。該方法包括以下步驟:預(yù)設(shè)一個玻璃基板，在所述玻璃基板上制備第一金屬圖案，在可控的升溫中加熱所述玻璃基板，將所述第一金屬圖案嵌于所述玻璃基板內(nèi)，在可控的降溫中冷卻所述玻璃基板，在所述的玻璃基板上制備第二金屬圖案，在可控的升溫中加熱所述玻璃基板，將所述第二金屬圖案嵌于所述玻璃基板內(nèi)，在可控的降溫中冷卻所述玻璃基板，然后將所述玻璃基板保持在一個適宜蝕刻的溫度，蝕刻掉所述第二金屬圖案，以形成一個空間，其中，所述空間具有微特征。
[0010]在另一個實施例中，提出了一種包括一個鍵合玻璃基板和多個微特征的玻璃微流體裝置。所述微特征通過包含以下步驟的過程形成，在第一玻璃基板上制備一個金屬圖案，預(yù)設(shè)第二玻璃基板并在所述第二玻璃基板上設(shè)一個或多個通孔。在所述第二玻璃基板上制備有源元件，在可控的升溫中加熱第一玻璃基板和第二玻璃基板，通過加壓的方式鍵合所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板，以形成一個鍵合玻璃基板，其中，所述金屬圖案和所述有源元件嵌于所述鍵合玻璃基板內(nèi)，在可控的降溫中冷卻所述鍵合玻璃基板，然后將所述鍵合基板保持在一個適宜蝕刻的溫度，蝕刻所述鍵合玻璃基板內(nèi)的金屬圖案，其中，蝕刻劑通過所述通孔流進(jìn)金屬圖案，在所述鍵合玻璃基板內(nèi)形成一個空間，其中，所述空間具有微特征，所述有源元件保留在原處。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]通過閱讀以下關(guān)于附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點將會變得更好理解，在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分，其中:
圖1A-1H是在玻璃基板上形成圖案的示例性工序的各個步驟的示意圖；
圖2A-2K是在玻璃基板上形成圖案的示例性工序的各個步驟的示意圖；
圖3是在玻璃基板上形成圖案的另一種示例性工序的各個步驟的示意圖；
圖4是本發(fā)明的一個實施例中玻璃基板內(nèi)的微特征的俯視圖；以及 圖5是本發(fā)明一個實施例中玻璃基板內(nèi)的微特征的俯視圖。
【具體實施方式】
[0012]芯片實驗室設(shè)備的一個例子是微器件，其中，所述微器件包括微特征，如通過微通道和微腔的網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)生化反應(yīng)發(fā)生的微反應(yīng)器。正如本文所述，術(shù)語“微特征”是指“微通道”、“微反應(yīng)器”、“微混合器”和/或“微腔”以及“微加熱器”。在下文中，術(shù)語“微系統(tǒng)”是指包含另外的微特征的微型器件和微型系統(tǒng)。一般說來，適用于生化反應(yīng)的微器件也被稱為微流體裝置。此類反應(yīng)可用于分析樣品中的特定的目標(biāo)或合成特定的副產(chǎn)物。
[0013]在一些其他的材料中，玻璃，適合用于制造生化微系統(tǒng)，因為玻璃具有生物相容性,耐化學(xué)腐蝕性,較高工作溫度下的穩(wěn)定性，良好的光學(xué)特性且材料成本低。雖然比較可取，但是由于預(yù)計將大量生產(chǎn)微器件而玻璃具有較差的規(guī)模制造性，因此玻璃在微器件的應(yīng)用是有限的。玻璃的某些性能，如脆性，使當(dāng)大規(guī)模生產(chǎn)時微特征的制造效率低下。標(biāo)準(zhǔn)硅材料半導(dǎo)體制造工藝如玻璃上進(jìn)行干濕法蝕刻是非常緩慢的，估計是由于玻璃的各種成分，而產(chǎn)生需要進(jìn)一步加工的粗糙表面。其它技術(shù)，如超聲波加工和激光加工都不適合玻璃上進(jìn)行批量制造，由于低生產(chǎn)率和低收益導(dǎo)致了價格的昂貴。
[0014]本發(fā)明的某些實施例，將會進(jìn)一步詳細(xì)的討論，利用玻璃的某些屬性去生產(chǎn)在一個可擴(kuò)展的制造工藝中可能被應(yīng)用的微特征，在玻璃基板上取得高容量、低成本的微器件。
[0015]現(xiàn)在來看圖1A-1H，示出了一種在玻璃上形成微特征的示例性方法。該方法10包括:預(yù)設(shè)第一玻璃基板12的初始步驟，如圖1A所示。清潔該玻璃基板12且為隨后形成金屬層的步驟做好準(zhǔn)備。在清潔并準(zhǔn)備好的第一玻璃基板12上制備金屬圖案14和16，如圖1B所示。圖中1B-1G所示的金屬圖案14、16僅用來說明用途。據(jù)設(shè)想，根據(jù)所制備的微器件的應(yīng)用需求，可以形成各種不同形狀和尺寸的圖案?？捎糜谶@樣的金屬圖案的金屬的非限制性的示例包括銅，鎳，鋁和鉬。可以一提的是，標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝可用于形成這種金屬圖案。以如前文所述的類似的方式預(yù)設(shè)第二玻璃基板18 (圖1C)，并且在第二玻璃基板18 (圖1D)上設(shè)一個或多個通孔20，22。在一個實施例中，這樣的通孔是穿過基板的洞。在一個實施例中，通孔20，22是由電源爆破、深反應(yīng)離子蝕刻、或超聲鉆孔制造。
[0016]在隨后的步驟中，現(xiàn)在參照圖1E，通過加熱元件24，26加熱第一玻璃基板12和第二玻璃基板18，直到達(dá)到玻璃 的臨界溫度，其中，溫度的上升是逐步且可控的。通常情況下，在這個臨界溫度時，大約500 °〇到700°C的范圍內(nèi)，，玻璃基板12，18軟化，由于金屬的熔點比玻璃的熔點高，在第一玻璃基板12的頂部上制備的金屬圖案14，16大體不受影響而被保留。需要注意的是，玻璃的臨界溫度取決于它的組分，因此會由于在玻璃基板中使用的玻璃的類型的不同而有所差異。玻璃基板12，18達(dá)到臨界溫度之后，第一玻璃基板12和第二玻璃基板18大致對齊，并在如圖中標(biāo)號30所示的適當(dāng)?shù)膲毫ο聣嚎s，如此以來金屬圖案14，16嵌入玻璃基板12，18內(nèi)。壓力可能是在約IN到IOKN之間的范圍內(nèi)，這要取決于例如金屬基板的厚度。
[0017]在臨界溫度進(jìn)行加壓的步驟之后，如圖1F示出了鍵合第一玻璃基板12和第二玻璃基板18，以形成鍵合基板32，其中，金屬圖案14，16嵌入鍵合基板32內(nèi)。鍵合基板32在可控的降溫中冷卻，然后將鍵合基板保持在一個適宜蝕刻的溫度。例如，這個適當(dāng)?shù)臏囟劝g刻劑溶液的預(yù)定溫度，該預(yù)定溫度與鍵合基板的溫度大體相同。這樣選擇可控的冷卻速率(降溫)以致玻璃基板12，18和嵌入的金屬14，16不會受熱沖擊或如受熱膨脹系數(shù)(CTE)失配的影響。鍵合基板32被保持在穩(wěn)定的溫度下(在大約50 1:到75°C的范圍內(nèi))。在一個典型的實施例中，鍵合基板32通過化學(xué)蝕刻進(jìn)行進(jìn)一步加工。例如，化學(xué)蝕刻包括將鍵合基板32浸在一個金屬蝕刻劑溶液(適合的化學(xué)溶液)中，其中，所述蝕刻劑溶液通過通孔20，22進(jìn)入金屬圖案14，16中。嵌于鍵合基板32內(nèi)的金屬圖案14，16被金屬蝕刻劑溶液蝕刻掉，金屬蝕刻劑溶液和鍵合基板的溫度保持一致，預(yù)防鍵合基板的溫度的急劇變化(圖1G)。在一個預(yù)定的時間后，通過從侵蝕金屬圖案，金屬蝕刻劑溶液將金屬從玻璃基板上蝕刻掉，從而形成一個具有微特征的空間34，如圖1H所示。將鍵合基板浸入蝕刻劑溶液的時間長短(一段預(yù)定的持續(xù)時間)取決于被蝕刻的金屬圖案的厚度，以及金屬圖案采用的金屬類型。
[0018]在蝕刻過程之后，留在鍵合基板內(nèi)的縫隙具有微特征34。如前文所述，此類微特征包括但不限于微通道，微反應(yīng)器，微混合器和微腔。
[0019]如圖2A-2K示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在玻璃上形成微特征的示例性方法。該方法40包括:預(yù)設(shè)第一玻璃基板42的初始步驟，如圖2A所示。清潔玻璃基板42且為隨后形成薄膜沉積的步驟做好準(zhǔn)備。在清潔并準(zhǔn)備好的玻璃基板42上形成薄阻擋層44，如圖2B所示。然后，進(jìn)行電鍍以便在薄阻擋層44上形成一個期望厚度的金屬層46，如圖2C所示。進(jìn)行金屬層46和阻擋層44的蝕刻，以便在玻璃基板42上形成第一金屬圖案48，如圖2D所示。如圖所示的金屬圖案48僅用來說明用途。據(jù)設(shè)想，根據(jù)所制備的微器件的應(yīng)用需求，金屬圖案48可以形成各種不同形狀和尺寸的圖案?？捎糜谶@種金屬圖案的金屬非限制性的示例包括銅，鎳，鋁和鉬?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2E，一個加熱元件50用于將玻璃基板42加熱達(dá)到玻璃的臨界溫度，其中，這個溫度的提高是逐步的和可控的。通常情況下，在這個臨界溫度時，大約500 °〇到7001:的范圍內(nèi)，玻璃基板42軟化，由于金屬的熔點比玻璃的熔點高，制備在第一玻璃基板42的頂部的金屬圖案48大體不受影響而被保留下來。如圖2F所示，配置金屬輥52，翻滾受熱軟化的玻璃基板42和其后形成的第一金屬圖案48，以便使第一金屬圖案48內(nèi)嵌在玻璃基板42中(圖2G-H)。在一個實施例中，輥52是熱輥。輥52用于施加IN到IOKN范圍內(nèi)的壓力。玻璃基板42連同內(nèi)嵌的第一金屬圖案54在受控的降溫中冷卻，然后被保持在一個適宜蝕刻的溫度。通過蝕刻掉第一金屬圖案54，冷卻的基板42連同內(nèi)嵌的第一金屬圖案54被進(jìn)一步處理，如圖2J所示。蝕刻工藝可以包括如前文所述的化學(xué)蝕刻技術(shù)。如圖2J所示，在內(nèi)嵌的第一金屬圖案54被蝕刻掉之后，在玻璃基板42上形成空間56。需要注意的是，這個空間56具有如前文所述的微特征。
[0020]作為制備微器件的過程的最后一個步驟，玻璃基板42的上表面上設(shè)有密封壓蓋58，如圖2K所示，也簡稱為頂蓋，其中，為了防漏而密封微特征，以便微器件可用于微流體應(yīng)用。干凈和透明的彈性體 可以作為密封壓蓋而使用，所述彈性體利用表面現(xiàn)象自然地結(jié)合成玻璃狀。
[0021]圖3示出了本發(fā)明的另一實施例，其中提出了在玻璃基板上形成微特征的示例性過程。如圖3中參考標(biāo)號62-74所示的工藝流程步驟大體與圖2A-2I所述的步驟相似。繼續(xù)上述步驟，在本實施例中，形成第一金屬層之后，還有一個第二金屬層80。此外，在本實施例中，第一金屬層可以包括比如黃金這種是熱和電的良導(dǎo)體的金屬。參考步驟76，在第一金屬層54嵌于玻璃基板42內(nèi)之后,在內(nèi)嵌的第一金屬層54的上方形成第二阻擋層78,隨后，在第二阻擋層78上形成第二金屬層80。在步驟82中，在第二阻擋層78和第二金屬層80上進(jìn)行進(jìn)一步的光刻工藝，以便形成第二金屬圖案84。通過加熱元件88在可控的且漸進(jìn)的升溫下加熱玻璃基板42連同嵌入的第一金屬層54和第二金屬圖案84，直到到達(dá)玻璃的臨界溫度，如步驟86中所示。由于金屬的熔點比玻璃的熔點高，制備在玻璃基板42的頂部的第二金屬圖案84大體不受影響而被保留下來。參考標(biāo)號90示出了金屬輥92，所述金屬輥用于翻滾受熱的玻璃基板42和其后形成的第二金屬圖案84，以便使第二金屬圖案84嵌于玻璃基板42中，如步驟94所示。在一個實施例中，輥92是熱輥。輥92用于施加約IN到IOKN范圍內(nèi)的壓力。玻璃基板42連同內(nèi)嵌的第二金屬圖案96在可控的降溫內(nèi)冷卻。
[0022]通過蝕刻掉第二金屬圖案54，冷卻的基板42連同內(nèi)嵌的第二金屬圖案96被進(jìn)一步處理。蝕刻工藝可以包括如前文所述的化學(xué)蝕刻技術(shù)。參考標(biāo)號100示出了在內(nèi)嵌的第二金屬圖案96被蝕刻掉之后，在玻璃基板42上形成空間98。例如，這樣的雙層圖案可以用來制備作為微器件內(nèi)的微特征的有源元件。在一個實施例中，嵌入的第一金屬層54可以被配置為電墊或檢測電極并通過連接線耦合到外部設(shè)備。
[0023]作為制備微器件的過程的最后一個步驟，玻璃基板42的上表面上設(shè)有密封壓蓋102，其中，在為了防漏而密封在玻璃基板42上形成的微特征98，以便微特征可用于微流體應(yīng)用，如參考標(biāo)號102所示。
[0024]圖4和圖5示出了本發(fā)明的一個實施例中在玻璃基板上制備微特征的示例性的俯視圖。在一個實施例中，圖4和5中所示的微特征可以是如前文所述的工藝之一形成的圖案。圖4示出了一個具有多個微特征，如入口 112、出口 114、保存腔室116、118以及微混合器120的示例性的微器件110。微特征可以通過微通道113、115、117和119相互連通。在圖4所示的實施例中，微特征112-120使微器件110能夠作為微流體裝置運轉(zhuǎn)。
[0025]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，微器件122包括具有有源元件的微特征。例如，微加熱器123耦合到電墊124上。例如，通過連接線125，外部電源可以耦合到電墊124上，并用于給微加熱器123供電。有源元件的另一個例子是檢測電極126，128，所述檢測電極通過連接線133分別耦合到電墊130，132上。在制備微型器件122時，可以實施本發(fā)明中所公開的工藝，特別是，該關(guān)于圖3所述的工藝，包括實施至少兩個嵌入玻璃層內(nèi)的金屬層，其中，第一金屬層形成如電墊或檢測電極這樣的有源元件。
[0026]在微器件122的示例性的操作中，工作流體(或氣體)可以通過入口 112引入微器件。流體通過微毛細(xì)管效應(yīng)，在微通道113內(nèi)流動。根據(jù)微器件的應(yīng)用要求，流體可以存儲在保存腔室116、118中，所述保存腔室通過微通道115、117連通入口。微通道119將微通道113，115，117與微混合器120連通。流體，通過微通道119時，可以被通電的微加熱器123加熱。在到達(dá)微混合器120時，流體穿過彎曲的微通道，所述的彎曲的微通道引入混波效應(yīng)。隨后混合流體儲存在出口 114中，可進(jìn)行進(jìn)一步處理。例如，檢測電極126，128可以用于檢測流體的含量、結(jié)構(gòu)，溫度以及其他屬性。在一個實施例中，檢測電極126、128通過連接線133和電墊130，132被耦合到檢測裝置上。
[0027]優(yōu)選地是，本發(fā)明的各種實施方式披露的微器件的制備過程中都是可擴(kuò)展的，且該過程容易被復(fù)制成復(fù)雜的模式以及多功能高密度的微器件。根據(jù)產(chǎn)量，這樣的玻璃基板可以是一個單一的模座板或薄片，無論那種情況，過程都是相同的。此外，這種制備微器件的方法體現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)。微流體裝置中如金屬基電極、加熱器、傳感器等活動組件的集成，過程簡單且成本低廉。根據(jù)本發(fā)明所公開的實施例，任何階段玻璃都是未經(jīng)機(jī)械加工或化學(xué)處理的。微特征是靈敏和干凈的，其表面和金屬圖案側(cè)壁的粗糙度大致相同。這樣的表面光潔度，使玻璃微器件非常有利于微流體流動和生化反應(yīng)。此外，玻璃還具有良好的光學(xué)清晰度，還可以最大限度地減少設(shè)備故障的機(jī)率。進(jìn)一步的加工或表面處理都是沒有必要的。集成的有源元件有各種用途，如電滲或電流量控制，電泳分離，電化學(xué)檢測。本發(fā)明的實施例中所披露的，兩個玻璃基板之間采用的封閉方法是密封，并且不需要粘合劑或膠粘劑。此夕卜，因為密封過程沒有采用環(huán)氧樹脂，所以這樣的密封技術(shù)不會引起污染。不需要充氣和養(yǎng)護(hù)。玻璃到玻璃封口是同質(zhì)接合，因此并無氣孔。
[0028]本文所披露的微器件的制備過程，最終是可重復(fù)的和可擴(kuò)展的微流體生產(chǎn)技術(shù)。這種微器件的例子包括但不限于定點診斷和法醫(yī)設(shè)備、各種藥物開發(fā)應(yīng)用序設(shè)備、蛋白質(zhì)和其他生物分子合成設(shè)備、各種納米粒子合成設(shè)備、基礎(chǔ)護(hù)理或基礎(chǔ)研究實驗室方向的基因組和蛋白質(zhì)組分析設(shè)備、光電設(shè)備、基于射頻(RF)的無線通信設(shè)備，用于射頻(“RF”)MEMS和發(fā)光二極管(“LED”)器件晶圓的晶圓級封裝的封閉玻璃晶圓，像T型芯片，微滴發(fā)生器芯片，微滴結(jié)合芯片，微混合器芯片，太陽能薄膜電池，噴墨式打印機(jī)針頭，和自定義微流體芯片的各種微反應(yīng)器芯片。本發(fā)明的實施例中的另一種應(yīng)用包括冷卻微芯片，其中，微器件可以被安裝在一個需要外部冷卻的微芯片上，以及在一個實施例中，冷卻劑可以通過微通道擴(kuò)散。
[0029]本文僅僅說明和描述了本發(fā)明的某些特征，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可能作出許多變化和修飾。因此，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)所做的變化和修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種在玻璃上制備具有微特征的微器件的方法，所述方法包括以下步驟: Ca)預(yù)設(shè)第一玻璃基板； (b)在第一玻璃基板上制備金屬圖案； (c)預(yù)設(shè)第二玻璃基板且在其上設(shè)一個或多個通孔； Cd)在可控的升溫中加熱所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板； (e)通過加壓的方式鍵合第一玻璃基板和第二玻璃基板，以形成一個鍵合基板，其中，所述金屬圖案嵌于所述鍵合基板內(nèi)； Cf)在可控的降溫中冷卻所述鍵合基板，并將所述鍵合基板保持在一個適宜蝕刻的溫度； (g)蝕刻嵌于所述鍵合基板內(nèi)的所述金屬圖案，其中，蝕刻劑通過所述通孔流入所述金屬圖案；以及 (h )在所述鍵合基板內(nèi)形成一個空間，其中，所述空間具有微特征。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述制備金屬圖案的步驟，包括:薄膜沉積、光刻，蝕刻，以及電鍍和金屬薄膜層壓。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述設(shè)一個或多個通孔的步驟，包括:電源爆破，深反應(yīng)離子蝕刻，激光鉆孔，或超聲波鉆孔。
4.如權(quán)利要求1所述的 方法，其特征在于，所述加熱所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板的步驟，包括:加熱所述玻璃基板直到玻璃的臨界溫度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蝕刻鍵合基板的步驟，還包括:將所述鍵合基板在一段預(yù)定的時間內(nèi)浸在蝕刻劑溶液中。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述蝕刻鍵合基板的步驟，還包括:保持所述蝕刻劑溶液的預(yù)定溫度和鍵合基板的溫度大體相同。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蝕刻的步驟，包括，化學(xué)蝕刻。
8.一種在玻璃上形成微特征的方法，所述方法包括以下步驟: Ca)預(yù)設(shè)一個玻璃基板； (b)在所述玻璃基板上制備第一金屬圖案； (C)在可控的升溫中加熱所述玻璃基板； (d)將所述第一金屬圖案嵌入所述玻璃基板內(nèi)； Ce)在可控的降溫中冷卻所述玻璃基板； (f)在所述玻璃基板上制備第二金屬圖案； (g)在可控的升溫中加熱所述玻璃基板； (h)將所述第二金屬圖案嵌于所述玻璃基板內(nèi)； (i)在可控的降溫中冷卻所述玻璃基板，并將所述玻璃基板保持在一個適宜蝕刻的溫度；以及 (j )蝕刻掉第二個金屬圖案從而形成一個空間，其中，所述空間具有微特征。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述嵌入金屬圖案的步驟，包括:熱軋或熱模壓。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述熱軋或熱模壓是在預(yù)定的壓力下進(jìn)行。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括:所述玻璃基板內(nèi)設(shè)有連接線，其特征在于，所述連接線耦合在第一金屬圖案上。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括:配置所述連接線使其耦合到外部電源上。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括:封閉所述玻璃基板。
14.一種制備玻璃微流體器件的方法，包括一個鍵合玻璃基板和多個微特征，所述微特征通過以下步驟形成，包括: 在第一玻璃基板上制備金屬圖案； 預(yù)設(shè)第二玻璃基板且在其上設(shè)一個或多個通孔； 在可控的升溫中加熱所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板； 通過加壓的方式鍵合第一玻璃基板和第二玻璃基板，以形成一個鍵合基板，其中，所述金屬圖案嵌入鍵合基板中； 在可控的降溫中冷卻所述鍵合基板，并將所述鍵合基板保持在一個適宜蝕刻的溫度；以及 蝕刻內(nèi)嵌于所述鍵合基板中的所述金屬圖案，其中，蝕刻劑通過所述通孔流入所述金屬圖案；以及 在所述鍵合基板內(nèi)形成一個空間，其中，所述空間具有微特征。
15.如權(quán)利要求14所述的制備玻璃微流體器件的方法，其特征在于，所述微特征，包括:微流體通道，微腔，微噴墨打印機(jī)，和微混合器。
16.如權(quán)利要求14所述的制備玻璃微流體器件的方法，還包括耦合到有源元件上的連接線。
【文檔編號】H01L21/00GK103460336SQ201180069724
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】高薩姆·維斯瓦納達(dá)姆 申請人:高薩姆·維斯瓦納達(dá)姆