[发明专利]微流体流量计及其制作方法

说明书

本发明还提供一种微流体流量计及其制作方法，包括：半导体衬底，具有第一温度传感器、第二温度传感器、加热单元及信号处理电路，其中，第一温度传感器与第二温度传感器设置于加热单元两侧；微通道，通过第一温度传感器、加热单元及第二温度传感器；以及空腔，形成于半导体衬底背面且与加热单元位置对应。本发明可以实现微流控系统的微流体流量的片上检测，实现传感器、信号处理电路以及微流道的全集成设计，增加了微流控芯片的集成度。本发明的微流体流量计可以完成微流道流体流向和流速的测量，空腔可以防止热量通过硅衬底流失，增加流速检测的灵敏度。本发明采用共模负反馈的电路结构设计增加传感器的一致性，并降低噪声。

技术领域

本发明属于MEMS传感器设计及制造领域，特别是涉及一种基于CMOS-MEMS工艺的微流体流量计及其制作方法。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

微流控芯片(microfluidic chip)是当前微全分析系统(Miniaturized TotalAnalysis Systems)发展的热点领域。微流控芯片分析以芯片为操作平台，同时以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征,以生命科学为目前主要应用对象，是当前微全分析系统领域发展的重点。它的目标是把整个化验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上，且可以多次使用。

微流控芯片是微流控技术实现的主要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(通道、反应室和其它某些功能部件)至少在一个纬度上为微米级尺度。由于微米级的结构，流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能。因此发展出独特的分析产生的性能。

微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点，它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析，并且可以在线实现样品的预处理及分。

微流控芯片是MEMS领域中针对于液体进行操控的集成芯片，目前常用的微流控器件有微泵、微阀、微混合器以及微反应腔，但缺少片上集成的微流体流量计。

基于以上所述，本发明提供一种基于CMOS-MEMS工艺的微流体流量计，可实现CMOS电路、传感器以及微流道的全集成，完成皮升级流量测量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微流体流量计及其制作方法，用于解决现有技术中缺少片上集成的微流体流量计的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微流体流量计的制作方法，所述微流体流量计的制作方法包括：1)提供一半导体衬底，基于CMOS工艺于所述半导体衬底中制作第一温度传感器、第二温度传感器、加热单元及信号处理电路，其中，所述第一温度传感器与所述第二温度传感器设置于所述加热单元两侧；2)基于MEMS工艺制作通过所述第一温度传感器、所述加热单元及所述第二温度传感器的微通道；以及3)于半导体衬底背面刻蚀出与所述加热单元位置对应的空腔，以降低所述加热单元的热量损失。

优选地，对所述微通道的流体进行流量检测时，开启所述加热单元，热量所述第一温度传感器与所述第二温度传感器的热传输正比于所述微通道中所述流体的流量，基于所述第一温度传感器与所述第二温度传感器的差值获得所述流体的流量值。

进一步地，所述信号处理电路用于对所述第一温度传感器、所述加热单元及所述第二温度传感器进行信号处理，并进行运算以获得所述流体的流量值。