[发明专利]具有压电致动的微流体MEMS器件及其制造工艺

权利要求书

1.一种微流体器件，包括：

多个喷射器元件，每个喷射器元件包括：

第一区域，具有第一流体流动通道和致动器室；

在所述致动器室中的致动器；

第二区域，具有流体耦合到所述第一流体流动通道的流体容纳室，所述第二区域包括：

耦合到所述第一区域的第一材料的膜层，所述膜层具有封闭所述致动器室并且支撑所述致动器的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；

第二材料的膜限定层，耦合到所述膜层并且具有膜限定开口，所述膜限定开口在所述膜限定层的平面中具有宽度，所述膜限定层被第三材料的第一保护层包围；

第四材料的第二保护层，在所述第二表面上覆盖所述膜层，以及

腔室限定体，通过所述第一保护层被耦合到所述膜限定层并且具有腔室限定开口；以及

第三区域，耦合到所述第二区域并且具有流体耦合到所述流体容纳室的第二流体流动通道；

其中所述流体容纳室由所述膜层、所述膜限定层、所述腔室限定体和所述第三区域界定，

其中所述腔室限定开口在平行于所述平面的方向上的宽度大于所述膜限定开口的宽度，以及

其中所述膜限定开口在所述膜层中限定柔性膜，以及

所述第一材料和所述第二材料是半导体材料，并且所述第一保护层和所述第二保护层是电介质材料。

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述流体容纳室在长度方向上具有第一端和第二端，所述第一流体流动通道在所述流体容纳室的所述第一端处伸出，并且所述第二流体流动通道在所述流体容纳室的所述第二端处伸出。

3.根据权利要求1所述的器件，其中所述膜限定开口和所述腔室限定开口具有矩形形状，并且其中所述腔室限定开口具有更大的面积并且包围所述膜限定开口。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的器件，其中所述第一材料和所述第二材料是多晶硅，并且所述电介质材料是氧化物。

5.根据权利要求1所述的器件，其中所述膜限定层具有第一厚度，并且所述腔室限定体具有第二厚度，并且其中所述第二厚度大于所述第一厚度。

6.根据权利要求1所述的器件，其中所述致动器是压电致动器，所述压电致动器包括：

在所述膜层的第一表面上的第一电极；

在所述第一电极之上延伸的压电层；

在所述压电层之上延伸的第二电极；

至少部分地在所述膜层之上以及在第一电极和所述第二电极之上延伸的电介质层；以及

至少部分地在所述电介质层之上延伸的第一接触轨和第二接触轨。

7.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一流体流动通道是入口通道，并且所述第二流体流动通道是出口通道。

8.一种用于制造微流体器件的方法，所述微流体器件包括多个喷射器元件，所述方法包括以下步骤：

在半导体材料的第一区域中形成第一流体流动通道和开口；

在包括腔室限定体的半导体材料的晶片上形成电介质材料的第一保护层；

在所述第一保护层上形成半导体材料的膜限定层；

在所述膜限定层上形成电介质材料的第二保护层；

在所述第二保护层上形成具有第一表面和第二表面的半导体材料的膜层；

在所述膜层的所述第一表面上形成致动器；

将所述第一区域耦合到所述膜层的所述第一表面，使得所述开口包围所述致动器并且形成致动器室；

在所述晶片中形成腔室限定开口；以及

在所述膜限定层中形成膜限定开口，所述膜限定开口在所述膜限定层的铺设平面中具有宽度，其中所述腔室限定开口在平行于所述铺设平面的长度方向上的宽度大于所述膜限定开口的宽度，其中所述膜限定开口在所述膜层中限定柔性膜；以及

将第三区域耦合到所述晶片，使得所述膜层、所述膜限定层、所述腔室限定体和所述第三区域界定流体容纳室，所述第三区域具有第二流体流动通道，其中所述流体容纳室与所述第一流体流动通道和所述第二流体流动通道流体接触。