CN107293464A - 样本收集组件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种样本收集组件及其制作方法，包括两基板以及间隔件。两基板相对叠置。基板具有第一表面，与第一表面相对的第二表面、第一凹槽以及至少一第二凹槽。两基板的第一表面相对设置，且第一凹槽及第二凹槽分别位于第一表面。基板的第一凹槽共同形成第一连通道，且基板的第二凹槽共同形成连通至样本收集组件之外的第二连通道。第一连通道与第二连通道彼此连通。此外，一种样本收集组件的制作方法也被提及。本发明的样本收集组件可影响并控制第一连通道内的液态溶液样本的流动方向及状态，此外，本发明的样本收集组件可适用于各类型的电子显微镜。

Description

样本收集组件及其制作方法
技术领域
本发明是有关于一种样本收集组件，且特别是有关于一种可用在电子显微镜的样本收集组件及其制作方法。
背景技术
随着显微科技的进步，各种类型的显微观察装置，例如原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)、电子显微镜如穿透式电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、扫描式电子显微镜(ScanningElectron Microscopy,SEM)等，因应而生。此外，针对不同的显微镜需要相应的不同类型的样本收集组件，例如气态或液态溶液样本试片、干燥样本试片等。
在已知的技术中，样本收集组件可通过硅晶片以及制作微机电系统常用的聚二甲基硅氧烷(PDM)以例如是氧电浆键结的方式结合，以形成液态样本溶液的微流道。然而，上述的技术仅适用在以扫描式电子显微镜内的X光能量散布分析仪(energy-dispersive X-ray spectroscopy，简称EDX)针对流动样本的表层区域的特定成分与浓度变化情形进行较低解析度的观察与分析时。
此外，美国专利公开号US2013/0264476A1揭示以硅晶片结合穿透式电子显微镜的样品载台形成具有微通道的样本收集组件。当液态的流动样品进入样本收集组件的微通道时，穿透式电子显微镜可观察液态流动样品内的粒子的真实分布情形。然而，上述的样本收集组件仅限使用于穿透式电子显微镜中，而未能通用于其他形式的电子显微镜，例如是扫描式电子显微镜中，并且也无法应用在例如是化学反应或是电化学反应的观察上。除此之外，上述的样本收集组件也无法对于液态样品的流动模式做有效的操控。
发明内容
本发明提供一种样本收集组件，能够通用于不同形式的电子显微镜上，且可通过样本的收纳空间的结构变化来对于液态样本的流向及流速做有效地操控。
本发明提供一种样本收集组件，其可根据样本的观测需求，选择在相对设置的两基板的其中一个设置凹槽，以形成可容纳液态溶液样本并可让液态溶液样本从其中出入的样本容纳空间。
本发明提供一种样本收集组件的制作方法，能制作出具有不同大小的液态样本通道且可对于液态样本的流速及流向进行有效操控的样本收集组件。
本发明的样本收集组件包括两基板以及间隔件。两基板相对叠置。基板具有第一表面，与第一表面相对的第二表面、第一凹槽以及至少一第二凹槽。两基板的第一表面相对设置，且第一凹槽及第二凹槽分别位于第一表面。基板的第一凹槽共同形成第一连通道，且基板的第二凹槽共同形成连通至样本收集组件外的第二连通道。第一连通道与第二连通道彼此连通。间隔件配置在两第一表面之间，用以连接并固定两基板。两基板与间隔件之间形成样本容纳空间。样本容纳空间包括第一连通道及至少一第二连通道。
本发明的样本收集组件包括两基板以及间隔件。两基板彼此相对叠置，基板具有第一表面及与第一表面相对的第二表面。两基板中的其中一个具有第一凹槽以及第二凹槽，且第一凹槽及第二凹槽分别位于第一表面，并且第二凹槽连通至样本收集组件外。两基板的两第一表面彼此相对设置，并且第一凹槽及第二凹槽彼此连通。间隔件配置在两第一表面之间，以连接并固定两基板，并且两基板及间隔件共同围绕形成样本容纳空间。
本发明样本收集组件的制作方法包括：在半导体基材的第一表面形成第一凹槽及第二凹槽。在半导体基材的第一表面上及与第一表面相对的第二表面上形成绝缘层。图案化位于第一表面及第二表面上的绝缘层，并且第二表面上的绝缘层暴露出第二表面的局部区域。在另一半导体基材上重复前述步骤。将两半导体基材通过两第一表面上的绝缘层相对接合，且两第一表面上的绝缘层形成间隔件，用以连接并固定两半导体基材。两第一凹槽共同形成第一连通道，两第二凹槽共同形成至少一第二连通道。第一连通道及第二连通道彼此连通，并且两半导体基材以及间隔物之间形成样本容纳空间。样本容纳空间包括第一连通道及该第二连通道。
在本发明的一实施例中，上述的第一连通道及第二连通道分别具有第一深度及第二深度，并且第二深度大于第一深度。
在本发明的一实施例中，上述的第一深度的范围是落在0.01微米至10微米。
在本发明的一实施例中，上述的第二深度的范围是落在0.1微米至400微米。
在本发明的一实施例中，上述的基板还包括观测窗，且观测窗配置在第二表面，并且观测窗对应样本容纳空间的第一连通道的位置。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件还包括入口及出口，其中入口位于第一连通道及至少一第二连通道的其中一端的开口，并且出口位于第一连通道及至少一第二连通道的另一端的开口。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件还包括入口及出口，入口位于第二连通道的其中一端的开口，并且出口位于第二连通道的另一端的开口。
在本发明的一实施例中，上述的至少一第二连通道的数量为两个，并且第二连通道的长度延伸方向与第一连通道的长度延伸方向平行。
在本发明的一实施例中，上述的第二连通道的两端分别具有入口及出口，并且其中一个第二连通道的入口与另一个第二连通道的出口位于相同的一端。
在本发明的一实施例中，上述的两基板的其中之一具有入口。入口位于基板的第二表面，且入口连通其中一个第二连通道。两基板的其中另一具有出口，出口位于基板的第二表面，且出口连通其中另一个第二连通道。
在本发明的一实施例中，上述的两基板的其中之一具有入口及出口，且入口及出口分别位于基板的第二表面，并分别连通至少其中一个第二连通道。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件还包括一组反应电极，且反应电极配置在第一连通道中。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件还包括加热组件或传感组件，且加热组件或传感组件配置在第二连通道中。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件还包括加热组件或传感组件，其配置在第二连通道的其中一端的开口附近。
在本发明的一实施例中，上述的两基板的至少其中之一具有观测窗，观测窗配置在第二表面并且对应第一凹槽。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件的制作方法还包括在各半导体基材的第二表面被绝缘层暴露的局部区域内形成观测窗。观测窗穿透半导体基材，并且暴露出位于第一表面上的部分绝缘层。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件的制作方法还包括在半导体基材的第一表面或第二表面形成入口或出口，并且入口或出口分别连通第二连通道。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件的制作方法还包括在半导体基材的第二凹槽的表面上形成加热或传感组件。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件的制作方法还包括在半导体基材的第二凹槽的其中一端的开口附近形成加热或传感组件。
在本发明的一实施例中，上述的样本收集组件的制作方法还包括在加热或传感组件上形成金属导线。
在本发明的一实施例中，上述形成金属导线的方式包括金属溅镀及剥离(lift-off)。
在本发明的一实施例中，上述接合两半导体基材的第一表面上的绝缘层的方式包括阳极接合或高温扩散接合。
在本发明的一实施例中，上述形成第一凹槽及第二凹槽的方法包括通过第一表面上的绝缘层或在该绝缘层上涂布光阻并定义图形，以作为罩幕来蚀刻半导体基材。
在本发明的一实施例中，上述蚀刻半导体基材的方法包括干式蚀刻。
基于上述，本发明的样本收集组件的样本容纳空间包括第一连通道及第二连通道。第一连通道及第二连通道位于两基板以及间隔件之间，且第一连通道及第二连通道彼此连通。因此，本发明的样本收集组件可通过第二连通道内的液态溶液样本的流动方式及方向的改变来影响并控制第一连通道内的液态溶液样本的流动方向及状态。此外，本发明的样本收集组件可适用于各类型的电子显微镜，并且电子显微镜可通过观察样本收集组件的第一连通道内的液态溶液样本的流动状态来获知液态溶液样本内的粒子分布情形。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是依照本发明的一实施例的样本收集组件的立体示意图；
图1B是图1A的样本收集组件沿A-A’面的剖面图；
图1C是图1A的基板的俯视示意图；
图2A至图2D是图1A的样本收集组件的样本容纳空间内的流场结构的示意图；
图3A至图3C是依照本发明的另一实施例的样本收集组件的示意图；
图4A至图4C是依照本发明的另一实施例的样本收集组件的示意图；
图5A至图5C是依照本发明的另一实施例的样本收集组件的示意图；
图6A及图6B是依照本发明的另一实施例的样本收集组件的示意图；
图7A至图7C是依照本发明的另一实施例的样本收集组件的示意图；
图8A至图8F依序示出本发明一实施例的样本收集组件的制作流程；
图9A至图9G依序示出本发明另一实施例的样本收集组件的制作流程。
附图标记说明：
100、200、300：样本收集组件；
110、120、210、220、310、320：基板/半导体基材；
112、122、312、322：第一表面；
114、124、314、324：第二表面；
115、125、215、225、315：第一凹槽；
117、127、217、227、317：第二凹槽；
119、129、219、229、319、329：观测窗；
130、230：绝缘层；
135：间隔件；
150、250、350：样本容纳空间；
151a、151b、151c、155a、155b、155c：入口；
153a、153b、153c、157a、157b、157c：出口；
152：第一连通道；
154a、154b：第二连通道；
159：回流区；
162：阻挡区；
164：反应电极；
166：加热组件；
167：金属导线；
168：传感组件；
h1：第一深度；
h2：第二深度。
具体实施方式
下文的多个实施例以相同的符号代表具有相同或类似的功能的构件或装置，其中图式中所示组件之形状、尺寸、比例等仅为示意，非对本发明之实施范围加以限制。另外，以下说明内容所述的任一实施例虽同时揭示多个技术特征，也不意味必需同时实施该任一实施例中的所有技术特征。
图1A是依照本发明的一实施例的样本收集组件的立体示意图。图1B为图1A的样本收集组件沿A-A’面的剖面图。图1C是图1A的基板110的俯视示意图。请参考图1A、图1B及图1C，本实施例的样本收集组件100可包括基板110、120以及间隔件135。两基板110、120例如是以一上一下的方式彼此叠置。基板110具有相对的第一表面112及第二表面114，且基板120具有相对的第一表面122以及第二表面124。基板110的第一表面112及基板120的第一表面122彼此相对设置。如图1B所示，基板110具有第一凹槽115以及至少一个第二凹槽117(图1B示出两个为例做说明)，并且第一凹槽115及第二凹槽117分别配置在基板110的第一表面112。同样地，基板120具有第一凹槽125及至少一第二凹槽127，并且第一凹槽125及第二凹槽127分别配置在基板120的第一表面122。在本实施例中，基板110的第一凹槽115与基板120第一凹槽125共同形成第一连通道152，而基板110的第二凹槽117与基板120的第二凹槽127共同形成第二连通道154a、154b(图1B示出两个为例做说明)。此外，如图1A及图1B所示，上述的第一连通道152与第二连通道154a、154b之间彼此互相连通。
在本实施例中，间隔件135配置在基板110的第一表面112与基板120的第一表面122之间，以连接并固定基板110及基板120。基板110、基板120与间隔件135之间可形成样本容纳空间150，并且样本容纳空间150包含了上述彼此连通的第一连信道152及第二连信道154a、154b。在本实施例中，基板110、基板120以及间隔件135所定义的样本容纳空间150例如是具有前后两端开口的流道。液态溶液样本可通过其中一端的开口流入样本容纳空间150中，并且通过其中另一端的开口流出样本容纳空间150。穿透式或扫描式电子显微镜可在液态溶液样本流经样本容纳空间150的过程中定量观察液态溶液样本的粒子的种类、形状分布、粒径分布，粒子聚集/团聚状态以及粒子浓度等。举例而言。前述的粒子可为血液中的纳米药物，而液态溶液样本可来自于人体的血浆。
在本实施例中，绝缘层130可配置在基板110的第一表面112以及基板120的第一表面122上。在本实例中，位于基板110及基板120的第一表面112、122的接合部分上的绝缘层130彼此接合后可作为上述基板110与基板120之间的间隔件135。此外，绝缘层130可在样本收集组件100的蚀刻制程中做为部分基板110及120表面的保护层或罩幕层。在本实施例中，绝缘层130的组成材料例如是氮化硅薄膜。此外，绝缘层130的材料也可为氧化硅，或是由氮化硅与氧化硅材料共同组成的复合薄膜。
请再参考图1B，本实施例的基板110及第二基板120还分别包括观测窗119以及129，且观测窗119、129分别配置在基板110的第二表面114以及基板120的第二表面124。观测窗119、129分别对应样本容纳空间150的第一连通道152，并暴露出局部的第一表面112及122上的绝缘层130。在本实施例中，穿透式电子显微镜可通过观测窗119、129来观察样本容纳空间150内的液态溶液样本的流动情形。
如图1B所示，基板110的第一凹槽115及基板120的第一凹槽125在第一表面112、122的垂直方向上具有第一深度h1，以就是由第一表面112、122分别至第一凹槽115、125的底面之间的距离大小。基板110的第二凹槽117及基板120的第二凹槽127在第一表面112、122的垂直方向上具有第二深度h2，也就是由第一表面112、122分别至第二凹槽117、127的底面的距离大小，并且第二深度h2大于第一深度h1。第一凹槽115及第一凹槽125所共同形成的第一连通道152的高度为两倍的第一深度h1，而第二凹槽117与第二凹槽127共同形成的第二连通道154的高度为两倍的第二深度h2。因此，第二连通道154在垂直方向上的高度大于第一连通道152的高度，且第二连通道154的图1B中的截面示意图中的截面积大于第一连通道152的截面积。当液态溶液样本流经样本容纳空间150内的第一连通道152及第二连通道154的时，由于第一连通道152及第二连通道154的截面积大小不一，截面积较大的第二连通道154可大幅减低液态溶液样本流动时所需的压降，并在截面积较小的第一连通道152内形成不同型态的流场结构。
图2A至图2D是图1A的样本收集组件的样本容纳空间内的流场结构的示意图。在图2A至图2D中，黑色粗箭头是用来表示液态溶液样本在第一连通道152中的流向，白色粗箭头是用来表示液态溶液样本在第二连通道154a、154b中的流向，而第一连通道152内的虚线范围大小代表液态溶液样本的流速大小的相对变化。详细而言，如图2A所示，当样本容纳空间150的两个第二连通道154a、154b内的液态溶液样本的流速相等时，第一连通道152内的液态溶液样本可以相等的流速均速前进。此外，如图2B所示，当两个第二连通道154a、154b的其中一个内的液态溶液样本的流速大于其中另一个时，流经第一连通道152的液态溶液样本的流速会受到两个第二连通道154内的液态溶液样本流速不均的影响，而使得第一连通道152内的液态溶液样本的流速由靠近流速较快的第二连通道154b的一端朝靠近流速较慢一端的第二连通道154a的方向减少，而使得第一连通道152内的液态溶液样本的流速产生梯度变化。
请参考图2C，当两个第二连通道154a、154b内的液态溶液样本的流动方向相反时，第一连通道152内的液态溶液样本的流动方向会随第二连通道154a、154b内的液态溶液样本的流动方向不同而产生反向分流的情形。也就是，第一连通道152内较靠近第二连通道154a一端的液态溶液样本以及较靠近第二连通道154b一端的液态溶液样本会分别因为第二连通道154a、154b内的液态溶液样本带动而朝相反的方向流动。因此，第一连通道152内的液态溶液样本会产生反向分流的情形。此外，如图2C所示，第一连通道152内的液态溶液样本在第一连通道152的中间反向分流后，其流速分别朝两侧的第二连通道154a、154b的方向线性增加。
请参考图2D，当第二连通道154a、154b的液态溶液样本的流动方向相反而使得流经第一连通道152的液态溶液样本产生反向分流的情形时，若在第一连通道152的两端开口分别设置阻塞区162来阻挡液态溶液样本通过第一连通道152进出，则第二连通道154a、154b内的液态溶液样本会分别依相反的方向流入第一连通道152内，而在第一连通道152内形成回流区159，并对液态溶液样本本身产生搅拌作用。
在本实施例中，当样本容纳空间150的第一连通道152内的液态溶液样本的流速产生梯度变化时，可通过穿透式电子显微镜来观察不同流速下的液态溶液样本的粒子的分布情形。
图3A至图3C是本实施例的样本收集组件的另一实施方式的示意图。在图3A至图3C中，黑色粗箭头是用来表示液态溶液样本在样本容纳空间150中的流向。在本实施例中，第一连通道152的两端开口及至少一个第二连通道154a、154b的两端开口可分别配置液态溶液样本的共同入口及共同出口。举例而言，如图3A所示，样本容纳空间150外可形成连通第一连通道152及第二连通道154a、154b的其中一端的单一入口151a，使得液态溶液样本可通过入口151a同时流入第一连通道152以及两个第二连通道154a、154b中。此外，样本容纳空间150也可在第一连通道152以及两个第二连通道154的另一端形成单一出口153a，使得上述流入第一连通道152以及第二连通道154内的液态溶液样本可同时由出口153a流出。在本实施例中，上述的入口151a及出口153a的配置方式使得液态溶液样本以均速且方向相同的方式流进并流出样本容纳空间150。
如图3B所示，样本容纳空间150的入口151b也可仅连通第一连通道152以及其中一个第二连通道154a的其中一端开口，并且样本容纳空间150的出口153b则仅连通配置在第一连通道152以及另一个第二连通道154b的另一端开口。上述的入口151b与出口153b的偏位配置的方式，使得当液态溶液样本流入样本容纳空间150之后会如图3B中的箭头方向所示在第一连通道152与两个第二连通道154a、154b之间产生偏流的情形。
请参考图3C，在本实施例中，第一连通道152的两端开口可设置阻挡区162，并且第二连通道154a、154b位于同一端的开口可分别设置为入口151c以及出口153c，使得液态溶液样本可沿图3C中的箭头方向由第二连通道154a、154b的相同一端的开口单边进出。此外，第二连通道154a的另一端的开口可设置为液态溶液样本的出口153c，而第二连通道的154b的另一端开口可设置为液态溶液样本的入口151c。因此，第二连通道154a、154b的另一端的开口之间也可沿图中的箭头方向形成单边进出的流道，因此，液态溶液样本也可通过位于第二连通道154a、154b的另一端开口的入口151c及出口153c，单边进出样本容纳空间150。此外，当第一连通道152的两端开口设置阻挡区162时，分别通过第二连通道154a、154b的两端单边进出的液态溶液样本的流动方向彼此相反，而在第一通道口152内形成回流，其对于液态溶液样本具有搅拌作用。
在上述的实施例中，样本收集组件100可通过样本容纳空间150的入口及出口的设置方式的变化来改变样本容纳空间150内的液态溶液样本的流动方式及方向，以适用于观察不同形式的液态溶液样本内的粒子分布情形。
图4A至图4C是依照本发明另一实施例的样本收集组件的示意图。在图4A至图4C中，黑色粗箭头是用来表示液态溶液样本的流向。请参考图4A，在本实施例中，样本收集组件100的入口155a及出口157a可分别设置在样本收集组件100的基板110的第二表面114，并且分别对应连接第二连通道154a及154b。因此，液态溶液样本可通过样本收集组件100的第二表面114单侧进出样本容纳空间150。
请参考图4B，在本实施例中，样本收集组件100的液态溶液样本的入口155b可设置在基板120的第二表面124，并且对应第二连通道154a，而出口157b配置在基板110的第二表面114，并且对应第二连通道154b。因此，如图4B所示，液态溶液样本的入口155b及出口157b分别配置在样本收集组件100的上下两侧。因此，液态样本溶液可由样本收集组件100的上侧的入口155a进入样本容纳空间150，并且由样本收集组件100的下侧的出口157b流出。
请参考图4C，在本实施例中，样本收集组件100的入口155c及出口157c也可配置在垂直于第二表面114及第二表面124的侧边的基板110、120的交接处，并且入口155c对应连通第二连通道154a，而出口157c对应连通第二连通道154b。因此，液态溶液样本可由图4C中的样本收集组件100的两侧配置的入口155c及出口157c进出样本容纳空间150，而产生垂直于第一连通道152及第二连通道154a、154b的长度延伸方向的横向流路。
在本实施例中，样本收集组件100可通过入口及出口的配置方式以及配置位置的变化，来改变液态溶液样本的流动方向以及进出样本容纳空间150的位置，以适应各种不同的样本观测需求。
图5A至图5C是依照本发明的另一实施例的样本收集组件的示意图。请参考图5A，在本实施例中，样本容纳空间150的第一连通道152上可配置反应电极164，其包括阳极及阴极。在反应电极164的的电场作用下，导致流经反应电极164的液态溶液样本中不同的粒子在电场中的移动速度不同，因而达到电泳分离的效果。因此，样本收集组件100可通过反应电极164的设置来对于化合物溶液的成分及浓度做进一步的分析。在本实施例中，反应电极164可为铂(Pt)、铜(Cu)、钛(Ti)、铬(Cr)、钨(W)或前述金属材料的组合所组成，此外反应电极164也可由半导体材料如多晶硅、氮化铝(AlN)、二氧化铝(AlO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)或前述材料的组合所组成。
如图5B所示，样本容纳空间150的两个第二连通道154a及154b内可配置加热组件166，以对流经第二连通道154a、154b的液态溶液样本进行加热，使得流经第一连通道152的内侧及外侧的液态溶液样本由于受到两侧第二连通道154a、154b的的加热组件166的影响而产生温度梯度。在本实施例中，加热组件166可为电阻丝，其例如是由铬(Cr)或钛(Ti)等金属材料所组成。详细而言，当加热组件166对于第二连通道154a、154b内的液态溶液样本进行加加热时，流经第一连通道152且靠近两侧第二连通道154a及154b的液态溶液样本相较于第一连通道152内侧中央的液态溶液样本具有较高的温度。因此，第一连通道152内的液态溶液样本的温度会由两侧向中央渐减而产生温度梯度。也因此，本实施例的样本收集组件100可应用在不同温度条件下的样本流体的粒子分布，或是其成分及浓度变化的情形的观察，以进行样本的物体特性研究。
如图5C所示，在本实施例中，第一连通道152内也可配置多个传感组件168，并且传感组件168可感测流经第一连通道152的液态溶液样本的温度或是其他物理性质。举例而言，传感组件168可为白金温度传感器，其可量测流经第一连通道152的液态溶液样本的温度。在本实施例中，传感组件168可分别配置在靠近第一连通道152的两端开口以及中央的位置，以感测液态溶液样本流经第一连通道152前后的温度变化。此外，虽然上述是以白金温度传感器为例做说明，然而，在其他的实施例中，传感组件168也可由其他金属材料组成，例如是铂(Pt)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)以及铬(Cr)等。此外，传感组件168可由半导体材料例如是多晶硅组成。
在本实施例中，上述的反应电极164、加热组件166以及传感组件168可彼此搭配组合并配置在第一连通道152及第二连通道154a、154b中，以应用在样本的化学反应、电化学反应，例如是电池反应或是电镀机制以及其他例如是层流混合技术以及粒子电泳行为等研究观察上。
在本发明另一个未示出的实施例中，加热组件166以及传感组件168也可配置在第二连通道154a、154b的两端开口的附近。加热组件166及传感组件168的配置位置可根据各种实际应用及样本观测的需求做适当的调整，本发明对于加热组件166及传感组件168的配置方式与位置并不加以局限。
图6A及图6B是依照本发明的另一实施例的样本收集组件的示意图。在本实施例中，样本收集组件200与样本收集组件100的不同之处在于，基板210及基板220中除设置第一凹槽215、225及其上的绝缘层230之外，仅分别于基板210及220上设置一个第二凹槽217、227。换言之，本实施例的样本收集组件200仅在第一凹槽215、225的单侧设置第二凹槽217、227。因此，穿透式电子显微镜可通过观测窗219、229来观察样本容纳空间250内的液态溶液样本在上述构件配置方式下对于液体流速及流向所产生的影响。在本发明中，基板210、220内的第一凹槽215、225及第二凹槽217、227的配置方式、位置及数量皆可应各种研究观测的需求作适当的设计变化。
图7A、图7B以及图7C是依照本发明的另一实施例的样本收集组件的示意图。在本实施例中，样本收集组件300与样本收集组件100具有相似的结构，因此，相同或相似的构件以相同或相似的符号表示，并且不再重复说明。样本收集组件300与前述的样本收集组件100、200的差异之处在于，样本收集组件300仅在两基板310、320中的其中一个设置第一凹槽315以及第二凹槽317。举例而言，如图7A所示，样本收集组件300的基板310具有第一表面312及第二表面314，而基板320具有第一表面322及第二表面324，并且基板310具有第一凹槽315以及两个第二凹槽317，其分别配置在第一凹槽315的左右两侧。此外，第二凹槽317在两基板310、320相互叠合时，第二凹槽317分别位于基板310两侧的两端开口可连通至样本收集组件300外，以使液态样本溶液可通过第二凹槽317的两端开口进出。再者，本实施例的基板320上则未另外设置其他的凹槽结构。
在本实施例中，基板310的第一凹槽315及第二凹槽317彼此相互连通，并与基板320及间隔件135共同围绕形成液态溶液样本的样本容纳空间350。此外，如图7B所示，基板320的第二表面324中可形成观测窗329。当样本收集组件300使用于例如是扫描式电子显微镜中时，使用者可通过观测窗329来观测样本容纳空间350内的液态溶液样本的变化。
如图7C所示，在本实施例中，基板310的第二表面314也可同时形成观测窗319，以使本实施例的样本收集组件300可适用在穿透式电子显微镜的观测上。使用者可通过位于两基板310、320中的观测窗319、329，同时由样本收集组件300的上下侧来观测样本容纳空间350内的液态溶液样本。
以下进一步说明上述实施例的的样本收集组件100的一种可能的制作方法。图8A至图8F依序示出样本收集组件100的制作流程。
首先，如图8A所示，提供半导体基材110作为基板，其例如是硅基材。在本实施例中，在对半导体基材110完成曝光显影的步骤之后，在半导体基材110的第一表面112上蚀刻形成深度约0.1微米的第一凹槽115的结构。
接着，如图8B所示，当半导体基材110完成上述的步并完成光阻的曝光显影后，在上述完成的第一凹槽115上蚀刻出深度约5微米的深凹槽结构，也就是上述的第二凹槽117的结构。
然后，如图8C所示，在上述完成的第一凹槽115及第二凹槽117上以及半导体基材110的第二表面上114以炉管高温化学反应沉积厚度约100纳米的绝缘层130。在本实施例中，绝缘层130的组成材料例如是氮化硅薄膜。除此之外，绝缘层130的材料也可是氧化硅，或是由氮化硅与氧化硅共同组成的复合薄膜。
接着，如图8D所示，图案化半导体基材110的第二表面114的绝缘层130，以定义出后续形成观测窗119的位置。之后，在另一半导体基材120上重复上述图8A至图8D的制程步骤。
接下来，如图8E所示，当半导体基材110及120皆完成上述的制程步骤后，将两片已做完成凹槽结构制作的半导体基材110、120沿彼此的第一表面112、122上的结构相互对准并叠置，同时进行第一表面112及122上的绝缘层130，也就是氮化硅薄膜的高温扩散结合(fusion bonding)。在本实施中，半导体基材110上的第一表面112上的绝缘层130以及半导体基材120上的第一表面122上的绝缘层130经扩散结合后可作为半导体基材110与半导体基材120之间的间隔件135。在本实施例中，半导体基材110的第一表面112、半导体基材120的第一表面122以及间隔件135之间可形成样本收集组件100的样本容纳空间150，并且样本容纳空间包括第一连通道152以及两个第二连通道154a、154b。
然后，如图8F所示，以例如是化学湿式蚀刻或是干式蚀刻的方式由半导体基材110的第二表面114以及半导体基材120的第二表面124朝样本容纳空间150的方向蚀刻出观测窗119、129并且分别暴露出部分第一表面112及第一表面122上的绝缘层130。
至此，样本收集组件100的制作大致完成。
图9A至图9G依序示出本发明另一实施例的样本收集组件的制作流程。本实施例的图9A至图9C所示出的制程步骤与上述实施例的图8A至图8D所绘示的制程步骤相同，在此不再赘述。请参考图9D，本实施例与上述实施例的制程步骤差别在于当半导体基材110完成第一表面112的第一凹槽115、第二凹槽117以及绝缘层130的制作之后，半导体基材110的第二凹槽117的表面的绝缘层130上可以离子布值与化学气相沉积的方式制作加热组件166。此外，在其他未示出的实施例中，第二凹槽117内也可以上述的制程方式形成反应电极或是传感组件。
除此之外，加热组件166或是上述的传感组件也可形成于第二凹槽117的两端的开口附近。在本实施例中，加热组件166或是传感组件的形成配置位置可根据实施观测或量测的需求做适当的改变与调整。
接着，如图9E所示，上述的加热组件166上可再以金属溅镀以及剥离(lift-off)的制程方式制作例如以钛(Ti)或铂(Pt)等材料组成的金属导线167。然后，对另一半导体基材120重复上述图9A至图9E的制程步骤。
然后，如图9F所示，两半导体基材110、120以例如是高温扩散结合(fusionbonding)的方式接合第一表面112及第一表面122上的绝缘层130，以在半导体基材110的第一表面112及半导体基材120的第一表面122之间形成间隔件135，以连接并固定半导体基材110及半导体基材120。
接着，如图9G所示，以例如化学湿式蚀刻或是干式蚀刻的方式由半导体基材110的第二表面114以及半导体基材120的第二表面124朝样本容纳空间150的方向蚀刻出观测窗119、129并且分别暴露出部分第一表面112及第一表面122上的绝缘层130。至此，样本收集组件200的制作大致完成。
综上所述，本发明的多个实施例中的样本收集组件的样本容纳空间包括具有不同高度及截面积大小的第一连通道以及第二连通道，并且第一连通道及第二连通道相互连通。样本收集组件可利用位于第一连通道两侧的第二连通道本身的配置方式的变化以及流经其中的液态溶液样本的温度、流速以及流向的改变来对第一连通道内的液态溶液样本的流速、流向或温度产生影响。因此，本发明的样本收集组件可应用来观察液态溶液样本内的粒子在不同流速及流向的流场模式下或是不同温度下的物理或化学变化。因此，样本收集组件可通过不同大小的第一连通道及第二连通道的配置，来对样本容纳空间内的液态溶液样本的流向、流速以及温度做有效的操控。此外，本发明的多个实施例的样本收集组件的样本容纳空间中，可设置反应电极、加热或是传感组件等，以使本发明的多个实施例中的样本收集组件，可更广泛的应用在各种不同样态的液态样本的观察应用上。再者，本发明的样本收集组件在组成上可不需另外仰赖电子显微镜本身的构件来构成样本容纳空间，因此，本发明的多个实施例中的样本收集于组件在样本完成观察后欲进行样本更换时，可直接将整个样本收集组件由电子显微镜中取出，也使得本发明的多个实施中的样本收集组件可通用于不同形式的显微镜中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (26)

1.一种样本收集组件，其特征在于，包括：
两基板，彼此相对叠置，各所述基板具有第一表面、与所述第一表面相对的第二表面、第一凹槽以及至少一第二凹槽，所述两第一表面彼此相对设置，且所述第一凹槽及所述至少一第二凹槽分别位于所述第一表面，其中各所述基板的所述第一凹槽共同形成第一连通道，并各所述基板的所述第二凹槽共同形成连通至所述样本收集组件外的至少一第二连通道，且所述第一连通道及所述至少一第二连通道彼此连通；以及
间隔件，配置在所述两第一表面之间，用以连接并固定所述两基板，其中所述两基板及所述间隔件之间形成样本容纳空间，且所述样本容纳空间包括所述第一连通道及所述至少一第二连通道。
2.根据权利要求1所述的样本收集组件，其特征在于，所述第一连通道及所述至少一第二连通道分别具有第一深度及第二深度，并且所述第二深度大于所述第一深度。
3.根据权利要求2所述的样本收集组件，其特征在于，所述第一深度的范围是落在0.01微米至10微米。
4.根据权利要求2所述的样本收集组件，其特征在于，所述第二深度的范围是落在0.1微米至400微米。
5.根据权利要求1所述的样本收集组件，其特征在于，各所述基板还包括观测窗，所述观测窗配置在所述第二表面并且对应所述样本容纳空间的所述第一连通道的位置。
6.根据权利要求1所述的样本收集组件，其特征在于，还包括入口及出口，其中所述入口位于所述第一连通道及所述至少一第二连通道的其中一端的开口，并且所述出口位于所述第一连通道及所述至少一第二连通道的另一端的开口。
7.根据权利要求1所述的样本收集组件，其特征在于，还包括入口及出口，其中所述入口位于所述至少一第二连通道的其中一端的开口，并且所述出口位于所述至少一第二连通道的另一端的开口。
8.根据权利要求1所述的样本收集组件，其特征在于，所述至少一第二连通道的数量为两个，并且所述第二连通道的长度延伸方向与所述第一连信道的长度延伸方向平行。
9.根据权利要求8所述的样本收集组件，其特征在于，各所述第二连通道的两端分别具有入口及出口，并且其中一个所述第二连通道的所述入口与另一个所述第二连通道的所述出口位于相同的一端。
10.根据权利要求8所述的样本收集组件，其特征在于，所述两基板的其中之一具有入口，位于所述基板的所述第二表面，且所述入口连通其中一个所述第二连通道，所述两基板的其中另一具有出口，位于所述基板的所述第二表面，且所述出口连通另一个所述第二连通道。
11.根据权利要求8所述的样本收集组件，其特征在于，所述两基板的其中之一具有入口及出口，所述入口及所述出口分别位于所述基板的所述第二表面，并且分别连通至少所述第二连通道的其中一个。
12.根据权利要求1所述的样本收集组件，其特征在于，还包括至少一组反应电极，配置在所述第一连通道中。
13.根据权利要求1所述的样本收集组件，其特征在于，还包括至少一组加热组件或是传感组件，配置在所述至少一第二连通道中。
14.根据权利要求1所述的样本收集组件，其特征在于，还包括至少一组加热组件或是传感组件，配置在所述至少一第二连通道的其中一端的开口附近。
15.一种样本收集组件，其特征在于，包括：
两基板，彼此相对叠置，各所述基板具有第一表面、与所述第一表面相对的第二表面，其中一个所述基板具有第一凹槽以及至少一第二凹槽，且所述第一凹槽及所述至少一第二凹槽分别位于所述第一表面，并所述至少一第二凹槽连通至所述样本收集组件外，所述两基板的所述两第一表面彼此相对设置，其中所述第一凹槽及所述至少一第二凹槽彼此连通；以及
间隔件，配置在所述两第一表面之间，用以连接并固定所述两基板，其中所述两基板及所述间隔件共同围绕形成样本容纳空间。
16.根据权利要求15所述的样本收集组件，其特征在于，所述两基板的至少其中之一具有观测窗，配置在所述第二表面并且对应所述第一凹槽。
17.一种样本收集组件的制作方法，其特征在于，包括：
在半导体基材的第一表面形成第一凹槽及至少一第二凹槽；
在所述半导体基材的所述第一表面上及与所述第一表面相对的第二表面上形成绝缘层；
图案化位于所述第一表面及所述第二表面上的所述绝缘层，其中所述第二表面上的所述绝缘层暴露出所述第二表面的的局部区域；
在另一半导体基材上重复前述步骤；以及
将所述两半导体基材通过所述两第一表面上的所述绝缘层相对接合，且所述两第一表面上的绝缘层形成间隔件，用以连接并固定所述两半导体基材，所述两第一凹槽共同形成第一连通道，所述两第二凹槽共同形成至少一第二连通道，且所述第一连通道及所述第二连通道彼此连通，其中所述两半导体基材以及所述间隔物之间形成样本容纳空间，并且所述样本容纳空间包括所述第一连通道及所述至少一第二连通道。
18.根据权利要求17所述的样本收集组件的制作方法，其特征在于，还包括：在各所述半导体基材的所述第二表面被所述绝缘层暴露的局部区域内形成观测窗，所述观测窗穿透所述半导体基材，并且暴露出所述第一表面上的部分所述绝缘层。
19.根据权利要求17所述的样本收集组件的制作方法，其特征在于，还包括：在各所述半导体基材的所述第一表面或所述第二表面形成入口或出口，并且所述入口或所述出口分别连通所述至少一第二连通道。
20.根据权利要求17所述的样本收集组件的制作方法，其特征在于，还包括：在所述半导体基材的所述至少一第二凹槽的表面上形成加热或传感组件。
21.根据权利要求17所述的样本收集组件的制作方法，其特征在于，还包括：在所述半导体基材的所述至少一第二凹槽的其中一端的开口附近形成加热或传感组件。
22.根据权利要求21所述的样本收集组件的制作方法，其特征在于，还包括：在所述加热或传感组件上形成金属导线。
23.根据权利要求22所述的样本收集组件的制作方法，其特征在于，形成所述金属导线的方式包括金属溅镀及剥离。
24.根据权利要求17所述的样本收集组件的制作方法，其特征在于，接合所述两半导体基材的所述第一表面上的所述绝缘层的方式包括阳极接合或高温扩散接合。
25.根据权利要求17所述的样本收集组件的制作方法，其特征在于，形成所述第一凹槽及所述至少一第二凹槽的方法包括通过所述第一表面上的绝缘层或在所述绝缘层上涂布光阻并定义图形，以作为罩幕来蚀刻所述半导体基材。
26.根据权利要求25所述的样本收集组件的制作方法，其特征在于，蚀刻所述半导体基材的方法包括干式蚀刻。
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