[发明专利]用于液体检测的压电谐振微流道及制备方法

权利要求书

1.一种用于液体检测的压电谐振微流道，其特征在于，包括：

固定于硅衬底(12)上的有源压电层(7)，有源压电层(7)用于固定电极，电极用于激发谐振模态，同一极性的电极根部互相连通；

位于在有源压电层(7)上方的结构压电层(14)，所述有源压电层(7)与所述结构压电层(14)之间为利用牺牲层工艺形成的空腔(18)或直接连接，有源压电层(7)、空腔(18)和结构压电层(14)组合形成了谐振微流道结构；

通孔一(5)和通孔二(9)，分别用于将上电极和下电极引出；

刻蚀孔一(17a)和刻蚀孔二(17b)位于结构压电层(14)上，刻蚀孔一(17a)和刻蚀孔二(17b)用于定义出器件区边界，为形成空腔(13)提供刻蚀槽；

填充层一(8a)和填充层二(8b)，用于将刻蚀牺牲层所用的槽填充满，使有源压电层(7)与结构压电层(14)间的空腔(18)封闭；

通孔(19a、19b)，被测试剂通过通孔(19a、19b)注入谐振微流道结构。

2.如权利要求1所述的一种用于液体检测的压电谐振微流道，其特征在于，所述结构压电层(14)作为谐振主体被固定于所述硅衬底(12)上，所述有源压电层(7)的横向截面上拥有多个谐振周期，所述电极用于凭借压电效应谐振器发生谐振。

3.如权利要求1所述的一种用于液体检测的压电谐振微流道，其特征在于，所述电极根据驱动的谐振模态不同有4种布置方式：使用表面波谐振模态，所述有源压电层(7)上方电极为叉指电极，所述有源压电层(7)下方没有电极；使用轮廓谐振模态或垂直电场兰姆波谐振模态，所述有源压电层(7)上方电极为叉指电极，下方电极也为叉指电极；使用横向电场兰姆波谐振模态，所述有源压电层(7)上方电极为叉指电极，下方电极为平板电极；使用垂直体声波谐振模态，所述有源压电层(7)上方电极为平板电极，下方电极也为平板电极。

4.如权利要求3所述的一种用于液体检测的压电谐振微流道，其特征在于，使用所述表面波谐振模态时，所述有源压电层(7)与所述硅衬底(12)之间通过所述空腔(13)连接或直接连接；使用所述轮廓谐振模态、所述垂直电场兰姆波谐振模态、所述横向电场兰姆波谐振模态或所述垂直体声波谐振模态时，所述有源压电层(7)与所述硅衬底(12)之间通过所述空腔(13)连接，器件区悬空，使声波在压电材料与空气交界面反射。

5.如权利要求1所述的一种用于液体检测的压电谐振微流道，其特征在于，所述有源压电层(7)和所述结构压电层(14)的材质为氮化铝、铌酸锂、钽酸锂、锆钛酸铅；所述电极的材质均为金属材料。

6.如权利要求1所述的一种用于液体检测的压电谐振微流道，其特征在于，所述电极的材质为铝、金、铂、钼、铜或钨。

7.使用轮廓谐振模态或垂直电场兰姆波谐振模态的如权利要求1至6中任一项所述的谐振微流道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：在硅衬底上沉积电极的下电极并图形化下电极；

步骤2)：在下电极上方沉积第一层压电材料作为有源压电层；

步骤3)：在有源压电层上方沉积金属，并图形化为上电极；

步骤4)：在上电极上方沉积并图形化牺牲层；

步骤5)：在牺牲层上方沉积第二层压电材料作为结构压电层；

步骤6)：刻蚀结构压电层，形成连出上电极的通孔；

步骤7)：刻蚀结构压电层，形成刻蚀牺牲层的槽；

步骤8)：使用各向同性刻蚀对牺牲层进行刻蚀，形成有源压电层与结构压电层间的空腔；

步骤9)：沉积填充材料，将刻蚀牺牲层所用的槽填充满，使有源压电层与结构压电层间的空腔封闭；

步骤10)：刻蚀结构压电层和有源压电层，形成连出下电极的通孔；

步骤11)：刻蚀结构压电层和有源压电层，定义器件区边界，并使用各向同性刻蚀对硅衬底进行刻蚀形成压电谐振微流道下方的空腔，即得使用轮廓谐振模态或垂直电场兰姆波谐振模态的谐振微流道。