[发明专利]一种MEMS微流体装置及其制作方法

说明书

本发明属于微流体装置技术领域，尤其涉及一种MEMS微流体装置及其制作方法。该制作方法包括以下步骤：包括以下步骤：提供衬底，在衬底制作声波反射层；在声波反射层上制作压电层结构；在压电层结构上制作第一光刻胶层，在第一光刻胶层的表面上制作腔壁；在腔壁的表面上制作第二光刻胶层，第二光刻胶层上加工有第一通孔，通过第一通孔在腔壁上制作出喷嘴，去除第一光刻胶层和第二光刻胶层，第一光刻胶层去除后形成一空腔，喷嘴连通至空腔，制作得到MEMS微流体装置。该制作方法采用半导体工艺制作MEMS微流体器件，衬底可以使用大尺寸的硅晶圆，利于大规模生产，降低成本。

技术领域

本发明属于微流体装置技术领域，尤其涉及一种MEMS微流体装置及其制作方法。

背景技术

微流体技术与装置应用广泛，例如，在石油和天然气工业领域研究原油和盐水通过多孔介质的行为和在国际空间站的微重力检查。目前，微流体技术与装置在生物与医学领域正得到越来越广泛的应用，从药物研究到药物输送，从抗体研究到抗原检测，从器官芯片到生命检测，从基因测序到基因传递，从单细胞裂解到人工器官的3D打印等等。

微流体系统通过使用微机电(MEMS)器件工作。不同类型泵以1μL/分钟至10,000μL/分钟的速度精确移动器件内的液体。在器件内部，有微流体通道可以处理液体，例如混合、化学或物理反应。液体可能携带微小颗粒，例如细胞或纳米颗粒。该微流体装置使得这些颗粒的处理，例如，捕获和癌细胞的集合从血液中的正常细胞。

基于MEMS技术的微流体装置，其长度或宽度从1厘米(0.5英寸)到10厘米(4英寸)。芯片厚度范围从大约0.5毫米(1/64英寸)到5毫米(1/4英寸)。微流控器件内部有细如发丝的微通道，这些微通道通过芯片上称为入口/出口端口的孔与外部相连。MEMS器件有压电或由热塑性塑料制成，例如石英、压电陶瓷、丙烯酸、玻璃、或PDMS等。3D打印可用于生产微流控芯片，尽管它在最小特征尺寸、表面粗糙度、光学透明度或材料选择方面存在严重限制。

现有的微流体装置为传统的MEMS工艺，存在工艺稳定性、可靠性、一致性差、制造成本高、体积大、重量大等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS微流体装置及其制作方法，旨在解决现有技术中的微流体装置为传统的MEMS工艺的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供的一种MEMS微流体装置的制作方法，包括以下步骤：

提供衬底，在所述衬底制作声波反射层；

在所述声波反射层上制作压电层结构；

在压电层结构上制作第一光刻胶层，在所述第一光刻胶层的表面上制作腔壁；

在所述腔壁的表面上制作第二光刻胶层，所述第二光刻胶层上加工有第一通孔，通过所述第一通孔在所述腔壁上制作出喷嘴，去除所述第一光刻胶层和所述第二光刻胶层，所述第一光刻胶层去除后形成一空腔，所述喷嘴连通至所述空腔，制作得到所述MEMS微流体装置。

可选地，在所述声波反射层上制作压电层结构的步骤中包括：

在所述声波反射层上制作所述下电极，在所述下电极上制作所述压电材料层，在所述压电材料层上制作所述上电极，在所述压电材料层上制作第二通孔，从所述第二通孔中引出所述第一导电层，所述第一导电层电连接所述下电极，沿所述上电极的外延方向制作出所述第二导电层，所述第二导电层电连接所述上电极。

可选地，所述下电极和/或所述上电极的制作工艺选自金属蒸镀工艺、溅射工艺、原子层沉积工艺、CVD工艺、金属剥离工艺或金属刻蚀工艺中的任意一种；所述第一导电层和/或所述第二导电层的制作工艺选自CVD工艺、PVD工艺、溅射工艺、蒸镀工艺或电镀工艺中的任意一种；在所述压电材料层上制作所述第二通孔包括以下步骤：光刻工艺、刻蚀所述压电材料层和光刻胶去除。