CN111828645B - 具有压电致动的膜微流体阀及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例涉及具有压电致动的膜微流体阀及其制造方法。微流体阀形成在主体中，该主体具有第一和第二表面；在主体中从第二表面延伸的入口通道；在主体中在相对于入口通道的横切方向上延伸的第一横切通道；以及在主体中从第一表面延伸的出口通道。入口通道、第一横切通道和出口通道形成流体路径。该微流体阀还具有：由主体形成、并且在横切通道之上延伸的阻塞部分；以及压电致动器，被耦合到阻塞部分并且被配置为将阻塞部分在阀的打开位置和阀的闭合位置移动，在阀的打开位置中阻塞部分不干扰流体路径，并且在阀的闭合位置中阻塞部分干扰且中断流体路径。
Description
技术领域
本发明涉及具有压电致动的膜微流体阀及其制造方法。
背景技术
众所周知，微流体阀是微流体系统中允许控制微流体系统中的流体的路线、定时和分离的基础组件。特别地，可以区分被动微流体阀和受控微流体阀，被动微流体阀例如仅由压力差来驱动，该被动微流体阀可以用作例如止回阀，而受控微流体阀可以借助专用致动器装置来打开或闭合，受控微流体阀通常以很大程度上独立于压力条件的方式操作。
微流体阀可以在各个领域的微流体回路和装置中使用，例如，用于提供：微反应器、用于生物化学分析的系统(例如，用于处理单独细胞的片上实验室、用于药物或生物流体中的其他物质(例如，葡萄糖)的分析的系统)、喷墨印刷头、用于微处理器的冷却系统和燃料微电池。
在图1A和图1B中示意性地示出了已知的微流体阀的一个示例。详细地，图1A和图1B示出了分别处于第一操作位置和第二操作位置(下文中还分别被定义为闭合位置和打开位置)的气动地致动的膜微流体阀1。特别地，微流体阀1在俯视图中具有例如圆形的形状，其具有中心O，中心O位于平行于笛卡尔参考系XYZ的Z轴的中心轴S上。
微流体阀1形成在第一层3、第二层5、第三层7和第四层9中，这些层沿着Z轴彼此叠置。
第一层3例如是玻璃的，并且包括入口通道11，入口通道11具有沿着笛卡尔参考系XYZ的Y轴的主延伸部。特别地，入口通道11流体地连接到储液器(未示出)，储液器在微流体阀1的外部并且包含(在图1B中示意性地示出的)流体12(例如，墨水或具有处于悬浮的微颗粒的溶液)。
第二层5例如是硅或塑料材料的，并且包括中央通道13，中央通道13流体地连接至入口通道11，以在使用中接收来自入口通道11的流体12。
第三层7是柔性材料(例如，聚合物材料(例如，PDMS-聚二甲基硅氧烷))的，并且借助外围部分7′被锚定到第二层5。第三层7包括：阻塞部分15；腔17，腔17围绕阻塞部分15、并且沿着Z轴具有高度HC；出口通道21，其被流体地连接到腔17、并且在底部处由第二层5界定；以及出口部分22，在顶部处界定出口通道21。第三层7还包括由膜构成的可变形部分23，其在外围部分7′与阻塞部分15之间的第一腔17之上延伸。
第四层9是玻璃或塑料的，并且在第三层7的外围部分7′处耦合到第三层7。详细地，第四层9包括室27；以及空气通道29，空气通道29流体地连接到室27、并且流体地连接到外部环境，并且空气通道29被配置为使得空气能够在外部环境与室27的内部之间传递。
在使用中，微流体阀1由外部控制系统(未示出)控制以在闭合位置和打开位置之间切换，外部控制系统可操作地耦合到微流体阀1。
特别地，在图1A的闭合位置中，空气通道29使得空气能够从外部环境传递到室27(箭头30)以填充室27；以此方式，空气在第三层7的表面上、特别是在阻塞部分15上向下(沿着Z轴)施加力，使得阻塞部分15与第二层5接触并且因此将中央通道13闭合。因此，中央通道13与腔17、以及与出口通道21流体地隔离。
在该位置中，可变形部分23以第一接近(in first approximation)而处于静止状态。
因此，可能存在于微流体阀1中的任何流体12都被阻塞部分15阻挡，并且不能从出口通道21中排放。
为了将微流体阀1置于打开位置中(图1B)，外部泵(未示出)通过空气通道29(箭头31)吸入被包含在室27中的空气，以在室27中创建真空。气体吸收生成(沿着Z轴)向上的力，该力使得阻塞部分15和可变形部分23在相同方向上移动。
因此，流体路径33在中央通道13、腔17和出口通道21之间建立了，并且流体路径33允许被引入到入口通道11中的、并且被传送到中央通道13中的流体12，朝向出口通道21流动，并且因此被排放到微流体阀1的外侧(箭头32)。
电磁地致动的微流体阀的另外的示例在意大利专利号1417932中进行了描述，该专利对应于美国专利号10,197,189。
当前用于制造上述已知的微流体阀的制造过程与微流体系统中通常存在的电子组件(例如，加热器或压力传感器、温度传感器或流量计量传感器)的集成过程不兼容。
此外，已知的微流体阀的制造过程是昂贵的。
发明内容
本公开在各个实施例中提供了克服现有技术的缺点的微流体阀及其制造方法。
根据本公开，提供了具有压电致动的膜微流体阀及其制造方法。
附图说明
为了更好地理解本公开，现在参考附图，仅通过非限制性示例的方式描述本公开的实施例，其中：
图1A和图1B是已知微流体阀处于各种操作位置的简化透视图；
图2和图3是根据一个实施例的微流体阀处于各种操作位置的简化截面图；
图4-图10是图2-图3的微流体阀在随后的制造步骤中的简化截面图；
图11是根据另一实施例的微流体阀的简化截面图；
图12-图14是图11的微流体阀在随后的制造步骤中的简化截面图；
图15是根据另一实施例的微流体阀的简化截面图；
图16是图15的微流体阀在中间制造步骤中的简化截面图；
图17是根据另一实施例的微流体阀的简化截面图；以及
图18是根据另外的实施例的微流体阀的简化截面图。
具体实施方式
图2-图3示出了具有阀区域50A和排放区域50B的微流体阀50，排放区域50B相对于阀区域50A横向布置。
微流体阀50形成在主体51中，主体51具有第一和第二表面51A、51B。详细地，主体51包括半导体材料(例如，硅)的衬底52和电介质材料(例如，氧化硅、SiO2)的绝缘层64。衬底52在底部处由第二表面51B界定，且在顶部处由顶部表面52A界定，并且绝缘层64在衬底52的顶部表面52A上延伸。
衬底52包括入口通道54，入口通道54在衬底52中从第二表面51B在与Z轴平行的方向上延伸，Z轴在图中被指示为局部对称轴SC；而且，入口通道54流体地连接到微流体阀50外部的储液器(未示出)储液器被配置为存储流体55(例如，墨水或具有处于悬浮的微度量的颗粒的溶液)。
衬底52还包括在横切(transverse)方向(特别地垂直于入口通道54)上的横切通道56，横切通道56具有沿着笛卡尔参考系XYZ的X轴的主延伸部。横切通道56流体地连接到入口通道54，并且被配置为当微流体阀50处于图2所图示的操作位置时，接收引入到入口通道54中的流体55。横切通道56在底部处由底部表面56A界定。
衬底52还包括界定沟槽58(例如，以局部对称轴SC为中心的圆形形状)，界定沟槽58在衬底52中从顶部表面52A延伸直至横切通道56，并且与横切通道56流体地连接。
衬底52还包括出口通道60，出口通道60在衬底52中从顶部表面52A延伸至横切通道56，以与横切通道56流体地连接。出口通道60被配置为当微流体阀50处于图2所图示的操作位置时，接收被引入到横切通道56中的流体55，并且将其向外排放(例如，在流体路径中，该流体路劲例如由微管形成、并且在微流体阀50的外部)。
衬底52还包括阻塞部分62和悬置部分63，悬置部分63面向横切通道56的底部表面56A。特别地，阻塞部分62由界定沟槽58横向地界定，并且因此具有例如在俯视图中以局部对称轴SC为中心的圆形形状。悬置部分63在界定沟槽58与出口沟槽60之间横向于界定沟槽58延伸。
在微流体阀50中，横切通道56可以具有例如3μm的深度(在平行于Z轴的方向上，在下文中也被定义为高度H1)和1000μm的宽度(在平行于X轴的方向上)；界定沟槽58和出口通道60可以具有5μm的深度(在平行于Z轴的方向上)；界定沟槽58可以具有3μm的宽度(大圆周和小圆周之间的距离，在下文中也被称为宽度L1)；出口通道60可以具有例如50μm的直径d1；并且阻塞部分62可以具有例如在100μm至200μm之间的直径。
覆盖衬底52的顶部表面52A的绝缘层64具有开口65，开口65叠置在阻塞部分62的顶部上并且具有比阻塞部分62更大的面积，使得阻塞部分62的顶部表面、以及衬底52的顶部表面52A在界定沟槽58的外侧的一部分不具有绝缘层64。
此外，半导体材料(例如，多晶硅)的支撑元件66A和66B在绝缘层64的开口65内、在顶部表面52A上延伸。特别地，第一支撑元件66A具有例如圆环形状，被外部地布置并且围绕界定沟槽58；第二支撑元件66B布置在阻塞部分62的中央部分62A处。
半导体材料(例如，外延硅)的可变形元件70在第一表面51A上延伸，特别是在绝缘层64的开口65上(并且因此在支撑元件66A、66B上)以及绝缘层64围绕开口65的部分上延伸。例如，可变形元件70在俯视图中具有沿着局部对称轴线SC为中心的圆形形状，并且直径大于开口65和阻塞部分62的直径。例如，可变形元件70的直径例如比阻塞部62的直径大100μm，而开口65的直径例如比阻塞部62的直径大50μm。以这种方式，可变形元件70、开口65和阻塞部分62沿着局部对称轴SC对准，可变形元件70、开口65和阻塞部分62在彼此平行、并且与笛卡尔参考系XYZ的XY平面平行的平面上延伸。
如图2所示，支撑元件66A、66B插入在可变形元件70与顶部表面52A之间，使得可变形元件70物理地耦合到衬底52。特别地，可变形元件70和阻塞部分62彼此之间是刚性的，使得在使用中(图3)，可变形元件70的变形引起沿着阻塞部分62的Z轴的移动。
压电致动器72例如具有以局部对称轴SC为中心的圆形形状，压电致动器72在可变形元件70上、特别地在中心部分70A处延伸，并且由层的堆叠形成。详细地，层的堆叠包括导电材料的第一电极74；压电区域75，其例如是PZT(Pb、Zr、TiO2)或AlN的，在第一电极74上延伸；以及在压电区域75上延伸的导电材料的第二电极76。压电致动器72的第一电极74和第二电极76分别电连接到电压发生器90，并且通过相应的导电焊盘80、81(在图2中示意性地示出)接地。此外，第一电极74通过(例如SiO2的)电介质层71与可变形元件70电绝缘和物理绝缘。
微流体阀50分别根据图2和图3所图示的操作位置进行操作，并且这些操作位置在下文中分别被称为打开位置和闭合位置。
在图2的打开位置中，第一电极74接地；以这种方式，可变形元件70和阻塞部分62处于未变形的、静止的状态。因此，阻塞部分62距横切通道56的底部表面56A一定距离处延伸，并且来自储液器的、被引入到入口通道54中的流体55可以在横切通道56中自由流动并到达出口通道60(箭头92)，使得流体55可以被排放到微流体阀50的外侧(例如，在例如由微管形成的外部流体路径中)。
为了到达图3的闭合位置，电势差通过电压发生器90而被施加在第一电极74与第二电极76之间，该电势差例如在0V和100V之间、特别是0V和40V之间的；因此，可变形元件70和阻塞部分62向下偏转(即，朝向横切通道56的内侧)。阻塞部分62因此与横切通道56的底部表面56A接触，将入口通道54的口部闭合，并且因此使得入口通道54与横切通道56、以及与出口通道60流体地隔离。因此，入口通道54中的流体55不能被引入横切通道56和出口通道60中以用于排放，并且因此不能朝向微流体阀50的外侧排放。
图4-图10示出了图2-图3的微流体阀50的制造过程的连续步骤。
首先，图4中，半导体材料(例如，硅)的晶片152被处理为形成掩埋腔156，晶片152被设计为形成图2-图3的衬底52，并且因此具有顶部表面52A和与第二表面相对应的底部表面51B；特别地，掩埋腔156的形成可以以各种方式(例如，如欧洲专利号EP 1577656中所教导的)来获得。掩埋腔156被设计为形成图2-图3所示的横切通道56，并且因此在深度方向上具有等于横切通道56的高度H1的延伸部。
然后，在图5中，晶片152进行处理，以形成界定沟槽58和出口通道60；特别地，界定沟槽58和出口通道60根据晶片152的已知蚀刻技术(例如，干法蚀刻、诸如DRIE-深反应离子蚀刻)从顶部表面52A开始形成。详细地，蚀刻进行直到到达掩埋腔156。以此方式，阻塞部分62和悬置部分63在晶片152中形成。
接下来，界定沟槽58、出口通道60和掩埋腔156通过填充层200(例如，SiO2)来填充。特别地，填充层200例如根据在美国专利申请公开号2008/0261345A1中所描述的模式来热生长。优选地，填充层200完全填充掩埋腔156。
然后，在图6中，多晶硅层(未示出)以本身已知的方式被沉积和限定，以形成支撑元件66A、66B。
接下来，在图7中，涂层被沉积在顶部表面152A和支撑元件66A、66B上，该涂层被设计以形成图2-3中所示的绝缘层64，并且该涂层例如使用已知的研磨和抛光技术(例如，CMP(化学机械抛光))进行处理来减小其厚度。特别地，研磨和抛光过程进行直到所沉积的涂层的厚度达到支撑元件66A、66B的厚度。
然后，在图8中，例如多晶硅的半导体层(未示出)在支撑元件66A和66B以及绝缘层64上沉积和限定，以形成图2-图3的可变形元件70。接下来，电介质层71以本身已知的方式被沉积在可变形元件70上。
然后，在图9中，第一电极层、压电材料层和第二电极层相继沉积在可变形元件70上，并且根据已知技术进行限定来分别形成压电致动器72的第一电极74、压电区域75和第二电极76。然后，图2的导电焊盘80、81根据已知的沉积和限定技术沉积在电介质层71上，并且进行限定。
然后，在图10中，使用掩模层(未示出)，晶片152使用已知的蚀刻技术(例如，DRIE)从第二表面51B进行蚀刻来形成入口通道54。接下来，通过利用另一掩模层来保护晶片152的顶部表面，填充层200和绝缘层64的一部分借助于湿法蚀刻步骤(例如，使用HF)，通过入口通道54进行蚀刻。以这种方式，阻塞部分62、悬置部分63和可变形元件70被释放，并且横切通道56成为空的。
在去除掩模层(未示出)之后，晶片152被切割来获得图2-图3的微流体阀50。
图11示出了微流体阀的另一实施例。详细地，图11示出了微流体阀250，其具有与图2-图3的微流体阀50的总体结构相似的总体结构，因此与图2-图3所图示和所描述的部分相似的部分在图11中通过使附图标记增加200来指定。
特别地，在图11的流体阀250中，横切通道256和出口通道260具有比图2的微流体阀50的这些通道更大的尺寸；特别地，横切通道256在此具有例如10μm的高度H2(在平行于Z轴的方向上)，并且出口通道260具有例如10μm的直径d2。
在使用中，图11的微流体阀250以类似于参考图2-图3的微流体阀50所描述的方式进行操作。更详细地，给定横切通道256的较大尺寸，要被施加在压电致动器272的第一电极274和第二电极276之间的电势差被包括在例如30V至40V之间。
图12-图14示出了图11的微流体阀250的制造过程的一部分的连续步骤。特别地，图12-图13中示出的制造步骤与图4-图5中示出的制造步骤相似，因此与参考图4-图5所示和所描述的部分相似的部分在图12-图13中通过使附图标记增加200来指定。
最初，在图12中，晶片352进行处理以形成掩埋腔356，晶片352被设计为形成主体252，掩埋腔356被设计为形成横切通道256。特别地，掩埋腔356的形成可以以各种方式(例如，欧洲专利EP1577656中所教导的)来获得。
然后，在图13中，晶片352使用已知的蚀刻技术(例如，DRIE)来蚀刻，以形成界定沟槽258和旨在形成出口通道260的出口沟槽360。在此步骤中，出口沟槽360具有大约等于界定沟槽258的宽度的宽度。如图5所示，蚀刻进行直到到达掩埋腔356。接下来，沟槽258和360以及掩埋腔356被填充层400(例如，SiO2)填充，填充层400例如根据美国专利申请公开号2008/0261345A1中描述的模态来热生长。
针对微流体阀250的随后的制造步骤类似于图6-图10中所图示的微流体阀50的制造步骤，因此在下文中将不再进行描述。
与微流体阀50的制造过程不同，在用于去除填充层400和部分地去除图14的绝缘层364的湿法蚀刻步骤之前，蚀刻步骤被执行来形成出口通道260。特别地，已知的蚀刻步骤(例如，DRIE)允许增加出口沟槽360的宽度。以这种方式，出口通道260的形成被致使与针对填充层400的形成、以及绝缘层364的形成的要求相独立。
然后，晶片352根据参考图10呈现的模态来处理，其因此将不再进一步描述。
微流体阀250可以有利地用于这样的应用，该应用例如采用具有处于悬浮的微度量的颗粒的流体(例如，用于生物材料的处理和分析)。
图15示出了微流体阀的另外的实施例。详细地，图15示出了微流体阀450，微流体阀450具有与图11的微流体阀250的总体结构相似的总体结构，因此与参考图11所图示和所描述的部分相似的部分在图15中通过使附图标记增加200来指定。
特别地，衬底452包括第一横切通道456A和第二横切通道456B，其均具有沿着笛卡尔参考系XYZ的X轴的主延伸部、以及高度H1。特别地，第一横切通道456A在衬底452中、在例如等于50μm的(在Z轴的方向上)第一深度T1处延伸。第二横切通道456B在衬底452中、在小于第一深度T1的第二深度T2(例如，等于30μm)处延伸；此外，第二横切通道456B的长度(沿着X轴)大于第一横切通道456A的长度(例如，1000μm)。第一横切通道456A和第二横切通道456B沿着X轴未对准，并且第一横切通道456A在阀区域450A中相对于第二横切通道456B的一侧突出。
在此，入口通道454在主体452中从顶部表面452A横向于界定沟槽458延伸直至第一横切通道456A。
衬底452还具有中央通道457，中央通道457在衬底452中从第一表面452A在Z轴方向上延伸直到第一横切通道456A。中央通道457构成耦合通道，并且其目的是将第一横切通道456A和第二横切通道456B流体地连接，在此，中央通道457横穿阻塞部分462、并且具有与界定沟槽458的宽度相似的宽度。
在使用中，微流体阀450以类似于参考图2-图3和图11的微流体阀50、250所描述的方式进行操作。
详细地，在微流体阀450的打开状态，来自外部储液器的流体455从入口通道454流动通过第一横切通道456A、中央通道457和第二横切通道456B，直到出口通道460(箭头492)。
图16示意性地示出了图15的微流体阀450的制造步骤。详细地，图15的制造步骤类似于图4的制造步骤，因此与参考图4所图示和所描述的部分相似的部分在图16中通过使附图标记增加400来指定。
详细地，晶片552被处理来获得第一横切通道456A和第二横切通道456B，晶片552旨在形成衬底452，并且因此在顶部处由顶部表面452A界定、且在底部处由第二表面451B界定。特别地，第一横切通道456A和第二横切通道456B在两个不同的步骤中(例如如欧洲专利EP 1577656中所教导的)获得；在这种情况下，首先第一横切通道456A被获得，然后在外延生长步骤之后，第二横切通道456B被获得。
然后，使用已知的蚀刻技术(例如，诸如DRIE的干法蚀刻)，晶片552被处理，以形成界定沟槽458、入口通道454、出口通道460和中央通道457。特别地，用于获得沟槽458和出口通道460的蚀刻步骤进行直到到达第二掩埋腔456B；此外，用于获得入口通道454和中心通道457的蚀刻步骤进行直到到达第一掩埋腔456A。以此方式，阻塞部分462和悬置部分463被形成。
针对微流体阀450的随后的制造步骤分别类似于图4-图10和图12-图13的微流体阀50、250的制造步骤，并且因此在下文中将不再进一步描述。
图17示出了微流体阀的另一实施例。详细地，图17示出了微流体阀650，微流体阀650具有与图2-图3的微流体阀50的总体结构相似的总体结构，因此与参考图2-图3所图示和所描述的部分相似的部分在图17中通过使附图标记增加600来指定。
特别地，微流体阀650包括第一压阻元件700和第二压阻元件702，第一压阻元件700和第二压阻元件702例如通过掺杂物质(诸如，硼(在P型注入的情况下)或磷(在N型注入的情况下))的离子注入而获得，第一压阻元件700和第二压阻元件702在悬置部分663处，在邻近顶部表面652A的衬底652中形成。在使用中，第一压阻元件700和第二压阻元702被配置为当流体655在横切通道656中朝向出口通道660流动时，检测由流体655施加在悬置部分663面对横切通道656的表面上的力。
此外，微流体阀650包括导电材料(例如，金属或多晶硅)的加热器元件704，加热器元件704在绝缘层664上延伸、特别是在悬置部分663处延伸，并且在第一压阻元件700和第二压阻元件702相距一定距离处(特别地，在出口通道660附近，以在流体655从出口通道660排放之前加热流体655)。这在某些应用可以是有用的，在这些应用中期望所注入的流体具有高于室温的温度(例如，用于DNA分析(DNA芯片)或生物样本测试)。
微流体阀650参考微流体阀50根据图4-图10所图示的制造过程来制造，因此，将不再进一步描述。除了图4-图10所图示的制造步骤之外，用于获得第一压阻元件700和第二压阻元件702和加热器元件704的另外的步骤以本身已知的方式来执行。
图18示出了微流体阀的另外的实施例。详细地，图18示出了微流体阀850，微流体阀850具有与图2-图3的微流体阀50的总体结构相似的总体结构，因此与参考图2-图3所图示和所描述的部分相似的部分在图17中通过使附图标记增加800来指定。
特别地，在俯视图中，压电致动器472在这里被成形为以中心在局部对称轴SC上的类似于圆环的形状。
在使用中，除了以下事实，微流体阀850以类似于参考图2-图3、图11、图15和图17的微流体阀50、250、450、650所描述的方式进行操作：第一电极474和第二电极476以与参考图2-图3、图11、图15和图17所描述的方式相反的方式进行偏置。
该微流体阀及其制造过程具有各种优点。
特别地，该微流体阀可以使用与当前用于生产在微流体系统中使用的电子集成组件的制造步骤兼容的过程步骤、以简单且廉价的方式获得；因此，可以在所描述的微流体阀的制造过程中集成另外的制造步骤来获得一个或多个电子组件。
最后，清楚的是，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对本文中描述和图示的微流体阀以及制造过程进行修改和变化。
例如，本文描述的各种实施例可以组合来提供进一步的解决方案；例如，可以将图11和图15的实施例与图17的实施例组合。备选地，微流体阀50、250、650、850可以包括以与针对图15的微流体阀450所描述的相似的方式的、在衬底52、252、652、852中从顶部表面52A、252A、652A、852A延伸的入口通道54、254、654、854，并且可以仅包括横切通道56、256、656、856。
可以将上述各种实施例进行组合来提供其他实施例。可以根据以上详细描述对实施例进行这些和其他改变。通常，在以下权利要求书中，所使用的术语不应解释为将权利要求书限制为说明书和权利要求书中公开的特定实施例，而是应解释为包括这样的权利要求所享有的所有可能的实施例连同等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。
Claims (19)
1.一种微流体阀，包括：
主体，具有第一表面和第二表面并且包括半导体材料的衬底；
入口通道，在所述主体中从所述第一表面或所述第二表面延伸；
第一横切通道，在相对于所述入口通道的横切方向上在所述主体中延伸，所述第一横切通道被流体地耦合到所述入口通道；
出口通道，在所述主体中从所述第一表面延伸，并且被流体地耦合到所述第一横切通道，所述入口通道、所述第一横切通道和所述出口通道形成流体路径；
阻塞部分，由所述主体形成、并且在所述横切通道之上延伸；
悬置部分，由所述主体形成、并且在所述横切通道之上延伸，所述悬置部分与所述阻塞部分被横向地间隔开；
压电致动器，被耦合到所述阻塞部分，并且被配置为将所述阻塞部分在所述阀的打开位置与所述阀的闭合位置之间移动，在所述阀的所述打开位置中所述阻塞部分不干扰所述流体路径，并且在所述阀的所述闭合位置中所述阻塞部分干扰所述流体路径；以及
在所述衬底的顶部表面上的电介质材料的绝缘层，
其中所述入口通道、所述第一横切通道、所述出口通道、所述阻塞部分和所述悬置部分被形成在所述衬底中。
2.根据权利要求1所述的阀，还包括可变形元件，所述可变形元件在所述主体的所述第一表面上延伸，并且被耦合到所述压电致动器，所述可变形元件相对于所述阻塞部分是刚性的。
3.根据权利要求2所述的阀，其中：
半导体材料的所述衬底，在顶部处由所述顶部表面界定且在底部处由所述第二表面界定，其中所述入口通道、所述第一横切通道和所述出口通道在所述衬底中延伸；以及
所述主体包括沟槽，在所述衬底中从所述顶部表面延伸到所述第一横切通道，所述沟槽横向地界定了所述阻塞部分。
4.根据权利要求3所述的阀，其中所述入口通道在所述衬底中从所述第二表面延伸到所述第一横切通道。
5.根据权利要求3所述的阀，其中所述入口通道在所述衬底中从所述顶部表面延伸到所述第一横切通道。
6.根据权利要求5所述的阀，其中所述第一横切通道在与所述顶部表面相距第一深度处在所述衬底中延伸，并且其中所述流体路径还包括：
第二横切通道，在与所述顶部表面相距第二深度处在所述衬底中延伸，所述第二横切通道被流体地耦合到所述第一横切通道；以及
耦合通道，在所述衬底中、在所述第一横切通道与所述第二横切通道之间延伸，
其中所述第二深度小于所述第一深度。
7.根据权利要求3所述的阀，还包括：
半导体材料的第一支撑元件，在所述衬底的所述顶部表面上延伸，所述第一支撑元件在所述沟槽的外侧，并且被配置为将所述可变形元件耦合到所述衬底；以及
半导体材料的第二支撑元件，在所述衬底的所述顶部表面上延伸并且被配置为将所述可变形元件耦合到所述阻塞部分。
8.根据权利要求7所述的阀，其中电介质材料的所述绝缘层在所述衬底的所述顶部表面上延伸，所述绝缘层具有在所述阻塞部分和所述沟槽的上方的开口，并且所述绝缘层容纳所述第一支撑元件。
9.根据权利要求3所述的阀，还包括压阻元件，所述压阻元件在所述衬底中从所述顶部表面横向于所述阻塞部分延伸。
10.根据权利要求3所述的阀，还包括导电材料的加热器元件，所述加热器元件在所述衬底的所述顶部表面上横向于所述阻塞部分延伸。
11.根据权利要求2所述的阀，其中所述可变形元件的第一端被耦合到所述悬置部分，并且所述可变形元件的第二端被耦合到所述主体的所述第一表面。
12.根据权利要求11所述的阀，还包括：
第一支撑件，被连接在所述悬置部分与所述可变形元件之间；以及
第二支撑件，被连接在所述主体的所述第一表面与所述可变形元件之间。
13.一种微流体阀的制造方法，包括：
在半导体材料的衬底中形成第一横切通道，所述衬底由半导体材料的晶片形成；
形成出口通道，所述出口通道在所述衬底中从第一表面延伸，并且被流体地耦合到所述第一横切通道；
形成入口通道，所述入口通道在所述衬底中从所述衬底的所述第一表面或从所述衬底的第二表面延伸，所述入口通道被流体地耦合到所述第一横切通道，并且与所述第一横切通道和所述出口通道形成流体路径；
在所述衬底中形成在所述第一表面与所述第一横切通道之间延伸的阻塞部分；
在所述衬底中形成在所述第一表面与所述第一横切通道之间延伸的悬置部分，所述悬置部分与所述阻塞部分被横向地间隔开；
在所述衬底上形成压电致动器，所述压电致动器被耦合到所述阻塞部分，并且被配置为将所述阻塞部分在所述阀的打开位置和所述阀的闭合位置移动，在所述阀的所述打开位置中所述阻塞部分不干扰所述流体路径，并且在所述阀的所述闭合位置中所述阻塞部分干扰所述流体路径；以及
在所述晶片的顶部表面上形成绝缘层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中形成所述第一横切通道包括：形成第一掩埋腔，其中所述入口通道从所述第一表面延伸到所述第一掩埋腔，并且所述出口通道从所述衬底的所述第一表面或所述第二表面延伸到所述第一掩埋腔。
15.根据权利要求14所述的方法，其中形成所述阻塞部分包括：在所述衬底中形成从所述第一表面到所述第一掩埋腔的沟槽，所述沟槽横向地界定所述阻塞部分。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一掩埋腔被形成于距所述晶片的所述顶部表面的第一深度处，所述方法还包括：
在形成所述第一掩埋腔之后，形成第二掩埋腔，所述第二掩埋腔被配置为形成第二横切通道，所述第二掩埋腔在第二深度处在所述晶片中延伸；以及
形成在所述晶片中从所述顶部表面的耦合通道，所述耦合通道横穿所述阻塞部分，并且在所述第一掩埋腔与所述第二掩埋腔之间延伸，
其中所述第一深度大于所述第二深度，所述第一掩埋腔利用突出部分而相对于所述第二掩埋腔横向地突出，并且所述入口通道从所述晶片的所述第一表面延伸直到所述第一掩埋腔的所述突出部分。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在所述绝缘层中形成开口；
在所述开口中形成至少一个支撑元件；以及
在所述晶片的所述第一表面上形成可变形元件，所述可变形元件相对于所述阻塞部分是刚性的，所述可变形元件被耦合到所述支撑元件并且承载所述压电致动器。
18.一种半导体器件，包括：
主体，具有第一表面、以及与所述第一表面相对的第二表面并且包括半导体材料的衬底，所述主体包括：
入口通道，从所述第二表面沿着第一方向延伸到所述主体中；
横切通道，被流体地耦合到所述入口通道，所述横切通道在横切于所述第一方向的第二方向上延伸；
出口通道，从所述第一表面延伸到所述主体中，并且被流体地耦合到所述横切通道；以及
阻塞部分，在所述第一表面与所述横切通道之间延伸；
致动器，被耦合到所述主体的所述阻塞部分，所述致动器被配置为选择性地移动所述主体的所述阻塞部分，以阻止流体通过所述横切通道的流动，
其中所述主体还包括悬置部分，在所述第一表面与所述横切通道之间延伸，所述悬置部分与所述阻塞部分被横向地间隔开,
其中电介质材料的绝缘层在所述衬底的顶部表面上被形成，并且所述入口通道、所述横切通道、所述出口通道、所述阻塞部分和所述悬置部分被形成在所述衬底中。
19.根据权利要求18所述的半导体器件，还包括：
可变形元件，被耦合到所述主体的所述第一表面，并且覆盖所述主体的所述阻塞部分；以及
支撑件，被刚性地连接在所述可变形元件与所述主体的所述阻塞部分之间。
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