[发明专利]制造微加工通道的方法

说明书

本发明涉及一种制造微加工通道的方法，包括以下步骤：提供第一材料的基底并具有位于该基底中的不同材料的埋层；以及，通过去除所述基底中的至少一部分从而在所述基底中形成至少两个沟槽。所述沟槽彼此隔开一距离，至少部分地基本上平行于彼此延伸，以及朝着所述埋层延伸。该方法包括以下步骤：通过提供不同于所述第一材料的第二材料并且至少以所述第二材料填充所述至少两个沟槽从而形成至少两个被填充的沟槽；通过去除在所述被填充的沟槽之间延伸的所述基底的至少一部分从而在所述被填充的沟槽之间形成长形腔；以及，通过在所述腔中提供材料层并且封闭所述腔从而形成被封闭的通道。

本发明总体上涉及微加工工艺和通过该工艺形成的设备。更具体地，本发明涉及一种形成适用于微流设备的微加工通道或管道(通常被称为微通道)的工艺，所述微流设备包括但不限于科里奥利(Coriolis)质量流传感器、密度传感器、比重传感器、燃烧设备、燃料电池浓度计、化学浓度传感器、温度传感器、药物输注设备、流体输送设备、气体输送设备、气体传感器、生物传感器、医学传感器、以及其他能够利用静止或谐振微通道的设备。

利用硅微加工技术来制造谐振质量流传感器和密度传感器的工艺是众所周知的。如本文中所使用的，微加工是一种通过对基底(例如，硅晶圆)进行整体蚀刻和/或通过表面薄膜蚀刻来形成非常小的元件的技术，表面薄膜蚀刻通常涉及在基底表面上的牺牲层(例如，氧化层)上沉积薄膜(例如，多晶硅或金属)，并随后选择性地去除牺牲层的一些部分，从而释放被沉积的薄膜。微加工可包括晶圆的键合和蚀刻技术，其可用于制造被支撑在基底表面上的微加工管道。

在文献EP2078936中，公开了一种制造用于流量计的系统芯片的方法，其中提供了一种单晶硅基底，在该单晶硅基底上借助于SiN沉积步骤实现了SiN管道，并且部分地蚀透和通过蚀刻来部分地暴露，从而实现一种在至少一侧固定而在其他部分非固定的管道结构，为此使用了微表面通道技术(SCT)。通道宽度和深度通过缝隙的位置和数量来确定。所得的通道截面具有以下形状，即具有平顶的部分圆形通道。通过此种SCT能够实现大约300μm的有限最大通道直径。在SCT中，通过缝隙的硅蚀刻时间以及缝隙阵列的位置对于确定表面通道的形状和尺寸而言是至关重要的。

本发明的目的是提出一种经改进的制造微加工通道的方法，通过这种方法特别是能够获得经改进的通道。

根据本发明，提出了一种制造微加工通道的方法，该方法包括以下步骤：

-提供第一材料的基底并具有位于该基底中的不同材料的埋层；

-通过去除所述基底中的至少一部分从而在所述基底中形成至少两个沟槽(trench)，其中所述沟槽彼此隔开一距离，并且其中所述沟槽至少部分地基本上平行于彼此延伸，其中所述沟槽朝着所述埋层延伸；

-通过提供不同于所述第一材料的第二材料并且至少以所述第二材料填充所述至少两个沟槽从而形成至少两个被填充的沟槽，特别是使得所述被填充的沟槽延伸直达所述埋层，并且是基本上连接到所述埋层；

-通过去除在所述被填充的沟槽之间延伸的所述基底的一部分从而在所述被填充的沟槽之间形成长形腔(elongated cavity)；

-通过在所述腔中提供材料层并且封闭所述腔从而形成被封闭的通道。

根据本发明，如权利要求1中所定义的，沟槽辅助表面通道技术(TASCT)被用于制造沟槽隔离的微通道。根据本发明的方法允许创造出高精度的、轮廓分明的、大体积的通道，其具有在基底——比如绝缘体上硅(SOI)基底——中基本上矩形的横截面，此种通道借助根据现有技术的方法是不可能实现的。沟槽结构——与例如SOI基底组合——能够被用于定义通道(通道壁)的轮廓，并且，其能够被用于制造柱状(pillar-like)结构，其作用为机械加强的结构。这两个结构的组合使得能够实现平面内通道形成(in-plane channelformation)。根据本发明的实施方式的TASCT工艺允许制造自由悬挂的、机械稳定的并且绝热的通道。此外，可在壁上配有侧壁加热装置，这对于大的燃烧反应室的形成是有利的。