CN210279192U - 一种数字微流控基板及数字微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供了一种数字微流控基板及数字微流控芯片，涉及微流控技术领域。本实用新型实施例通过在第一基板上设置驱动晶体管和驱动电极，且驱动晶体管的漏极和驱动电极同层设置且一体成型。在制作驱动晶体管的漏极时，可同时制作得到与漏极同层设置且一体成型的驱动电极，使得在制作数字微流控基板时，可减少了两次沉积、两次曝光和两次刻蚀工艺以及减少两张掩膜板的使用，使得数字微流控基板的制作工艺更为简单，制作成本大大降低；且无需形成过孔跳线，提高了驱动电极的平坦度，有利于液滴的驱动。
Description
技术领域
本实用新型涉及微流控技术领域，特别是涉及一种数字微流控基板及数字微流控芯片。
背景技术
微流控技术可以将生物、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，由于其可以降低成本，检测时间短，灵敏度高等优点，已经在生物、化学、医学等领域展现巨大前景。
目前，如图1所示，数字微流控基板包括第一基板111、栅极112、第一绝缘层113、有源层114、源极115、漏极116、第二绝缘层117、驱动电极118、介质层119和疏水层120，驱动电极118通过贯穿第二绝缘层117的过孔与漏极116连接，通过在驱动电极118上施加驱动电压，实现液滴的驱动。
但是，目前的数字微流控基板的制作工艺较为复杂，且由于驱动电极118与漏极116的连接需要在第二绝缘层117上形成过孔跳线，会影响驱动电极118的平坦度，从而影响液滴的驱动效果。
实用新型内容
鉴于上述问题，提出了本实用新型实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种数字微流控基板及数字微流控芯片。
为了解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种数字微流控基板，包括：第一基板、设置在所述第一基板上的驱动晶体管和驱动电极；
所述驱动晶体管的漏极和所述驱动电极同层设置且一体成型。
可选地，所述驱动晶体管包括设置在所述第一基板上的栅极、覆盖所述栅极的绝缘层、设置在所述绝缘层上的有源层以及部分覆盖所述绝缘层和所述有源层的金属层，所述金属层包括源极和所述漏极。
可选地，所述数字微流控基板还包括覆盖所述驱动晶体管和所述驱动电极的第一介质层，以及设置在所述第一介质层上的第一疏水层。
可选地，所述驱动电极延伸至所述数字微流控基板的像素区域内。
可选地，所述驱动电极的厚度为10nm-1000nm。
可选地，所述驱动电极的材料为钼、铝和铜中的任意一种。
可选地，所述第一介质层的厚度为10nm-10000nm。
可选地，所述第一疏水层的厚度为10nm-1000nm。
可选地，所述数字微流控基板还包括栅极信号线和源极信号线，所述驱动晶体管的栅极与所述栅极信号线连接，所述驱动晶体管的源极与所述源极信号线连接。
为了解决上述问题，本实用新型实施例还公开了一种数字微流控芯片，包括上述的数字微流控基板以及与所述数字微流控基板相对设置的对向基板，所述对向基板包括第二基板以及依次设置在所述第二基板上的地电极、第二介质层和第二疏水层，且液滴设置在第一疏水层和所述第二疏水层之间。
本实用新型实施例包括以下优点：
本实用新型实施例中，通过在第一基板上设置驱动晶体管和驱动电极，且驱动晶体管的漏极和驱动电极同层设置且一体成型。在制作驱动晶体管的漏极时，可同时制作得到与漏极同层设置且一体成型的驱动电极，使得在制作数字微流控基板时，可减少了两次沉积、两次曝光和两次刻蚀工艺以及减少两张掩膜板的使用，使得数字微流控基板的制作工艺更为简单，制作成本大大降低；且无需形成过孔跳线，提高了驱动电极的平坦度，有利于液滴的驱动。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了现有的一种数字微流控基板的结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例的一种数字微流控基板的结构示意图；
图3示出了本实用新型实施例的一种数字微流控基板的平面图；
图4示出了本实用新型实施例的一种数字微流控芯片的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
参照图2，示出了本实用新型实施例一种数字微流控基板的结构示意图。
本实用新型实施例提供了一种数字微流控基板，包括：第一基板21、设置在第一基板21上的驱动晶体管22和驱动电极23；驱动晶体管22的漏极225和驱动电极23同层设置且一体成型。
其中，驱动晶体管22包括设置在第一基板21上的栅极221、覆盖栅极221的绝缘层222、设置在绝缘层222上的有源层223以及部分覆盖绝缘层222和有源层223的金属层，金属层包括源极224和漏极225。
通过在驱动晶体管22的栅极221上施加栅极电压，使得驱动晶体管22打开，然后在驱动晶体管22的源极224上施加驱动电压，使得驱动晶体管22的漏极225上被施加上驱动电压，由于驱动晶体管22的漏极225和驱动电极23同层设置且一体成型，因此，驱动电极23上也相应被施加上驱动电压，驱动电极23进而可实现液滴的驱动。
相对于现有的数字微流控基板，本实用新型实施例中的数字微流控基板减少了第二绝缘层117，且将驱动电极23与驱动晶体管22的漏极225同层设置且一体成型，在制作驱动晶体管22的漏极225时，可同时制作得到驱动电极23，进而减少了一层绝缘层和一层金属层的沉积工艺，且现有的数字微流控基板由于驱动电极118需要通过贯穿第二绝缘层117的过孔与漏极116连接，则形成贯穿第二绝缘层117的过孔需要使用一张掩膜板，并需要采用一次曝光工艺和一次刻蚀工艺，而驱动电极118的形成也需要使用一张掩膜板，以及采用一次曝光工艺和一次刻蚀工艺，因此，本实用新型实施例中的数字微流控基板减少了两次沉积、两次曝光和两次刻蚀工艺以及减少两张掩膜板的使用，使得数字微流控基板的制作工艺更为简单，制作成本大大降低，并减少了工艺过程中产生的缺陷，提高了产品良率；且由于驱动晶体管22的漏极225和驱动电极23同层设置且一体成型，则驱动电极23无需形成过孔跳线，提高了驱动电极23的平坦度，有利于液滴的驱动。
需要说明的是，驱动电极23具体位于驱动晶体管22的绝缘层222远离第一基板21的一侧，由于驱动晶体管22的漏极225和驱动电极23同层设置且一体成型，因此，图2中未明确划分驱动晶体管22的漏极225和驱动电极23，可以将有源层223上的区域当作漏极225所在的区域，其余均为驱动电极23所在的区域。
如图2所示，数字微流控基板还包括覆盖驱动晶体管22和驱动电极23的第一介质层24，以及设置在第一介质层24上的第一疏水层25。
在本实用新型实施例中，第一基板21可以为玻璃基板；驱动晶体管22的栅极221的材料为钼、铝和铜中的任意一种，驱动晶体管22的栅极221的厚度为10nm-1000nm；绝缘层222的材料为氮化硅或氧化硅，绝缘层222的厚度为10nm-2000nm；驱动晶体管22的有源层223的材料为非晶硅；驱动晶体管22的源极224的材料为钼、铝和铜中的任意一种，驱动晶体管22的源极224的厚度为10nm-1000nm；驱动晶体管22的漏极225的材料为钼、铝和铜中的任意一种，驱动晶体管22的漏极225的厚度为10nm-1000nm；驱动电极23的厚度为10nm-1000nm，驱动电极23的材料为钼、铝和铜中的任意一种；第一介质层24的材料为氮化硅、氧化硅、氧化铝或SU-8光刻胶等，第一介质层24的厚度为10nm-10000nm；第一疏水层25的材料为聚四氟乙烯或含氟聚合物等，第一疏水层25的厚度为10nm-1000nm。
在实际制作过程中，首先在第一基板21上通过构图工艺形成栅极221，然后，形成覆盖栅极221和第一基板21的绝缘层222，接着，在绝缘层222上通过构图工艺形成有源层223，通过构图工艺形成驱动电极23以及部分覆盖绝缘层222和有源层223的金属层，金属层包括源极224和漏极225，以实现在第一基板21上形成驱动晶体管22和驱动电极23，然后，形成覆盖驱动晶体管22和驱动电极23的第一介质层24，最后，在第一介质层24上形成第一疏水层25，得到数字微流控基板；其中，构图工艺包括光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀和光刻胶剥离等工艺。
如图3所示，数字微流控基板还包括栅极信号线26和源极信号线27，驱动晶体管22的栅极221与栅极信号线26连接，驱动晶体管22的源极224与源极信号线27连接；驱动晶体管22的漏极225与驱动电极23同层设置且一体成型，且驱动电极23延伸至数字微流控基板的像素区域内。
具体的，数字微流控基板包括沿行方向排列的多条栅极信号线26和沿列方向排列的多条源极信号线27，栅极信号线26和源极信号线27可将数字微流控基板划分为呈阵列排布的多个像素区域，每个像素区域内设置有驱动晶体管22，驱动晶体管22的栅极221与栅极信号线26连接，驱动晶体管22的源极224与源极信号线27连接，通过向栅极信号线26输入栅极电压信号，以实现在与该栅极信号线26连接的驱动晶体管22的栅极221上施加栅极电压，从而使得与该栅极信号线26连接的驱动晶体管22均打开，通过向源极信号线27输入驱动电压信号，以实现在与源极信号线27连接的驱动晶体管22的源极224上施加驱动电压，从而使得驱动晶体管22的漏极225上被施加上驱动电压，相应的，驱动电极23上也被施加上驱动电压，以实现液滴的驱动，且驱动电极23延伸至数字微流控基板的像素区域内，使得液滴在该像素区域内都可以进行驱动，基于每个像素区域内的驱动晶体管22，进而可控制液滴的移动方向。
需要说明的是，栅极信号线26也设置在第一基板21上，与驱动晶体管22的栅极221同层设置，且栅极信号线26的材料与栅极221的材料相同；源极信号线27设置在绝缘层222上，与驱动晶体管22的源极224同层设置，且源极信号线27的材料与源极224的材料相同。
在本实用新型实施例中，通过在第一基板上设置驱动晶体管和驱动电极，且驱动晶体管的漏极和驱动电极同层设置且一体成型。在制作驱动晶体管的漏极时，可同时制作得到与漏极同层设置且一体成型的驱动电极，使得在制作数字微流控基板时，可减少了两次沉积、两次曝光和两次刻蚀工艺以及减少两张掩膜板的使用，使得数字微流控基板的制作工艺更为简单，制作成本大大降低；且无需形成过孔跳线，提高了驱动电极的平坦度，有利于液滴的驱动。
实施例二
参照图4，示出了本实用新型实施例的一种数字微流控芯片的结构示意图。
本实用新型实施例还提供了一种数字微流控芯片，包括上述的数字微流控基板以及与数字微流控基板相对设置的对向基板30，对向基板30包括第二基板31以及依次设置在第二基板31上的地电极32、第二介质层33和第二疏水层34，且液滴40设置在第一疏水层25和第二疏水层34之间。
其中，第二基板31可以为玻璃基板；地电极32的材料为钼、铝、铜或ITO(IndiumTin Oxide，氧化铟锡)等，地电极32的厚度为10nm-1000nm；第二介质层33的材料为氮化硅、氧化硅、氧化铝或SU-8光刻胶等，第二介质层33的厚度为10nm-10000nm；第二疏水层34的材料为聚四氟乙烯或含氟聚合物等，第二疏水层34的厚度为10nm-1000nm。
在实际制作过程中，首先在第二基板31上形成地电极32，然后，在地电极32上形成第二介质层33，接着，在第二介质层33上形成第二疏水层34，得到对向基板30，最后，将数字微流控基板和对向基板30进行对盒，从而得到数字微流控芯片。
通过将驱动晶体管22的漏极225和驱动电极23同层设置且一体成型，在漏极225上施加驱动电压，相应的，驱动电极23上也施加有驱动电压，在地电极32上施加地电压，使得驱动电极23与地电极32之间形成电场，通过形成的电场控制液滴40的移动。
需要说明的是，在数字微流控基板和对向基板30之间形成有容纳腔，后续可将液滴40注入该容纳腔内，基于数字微流控基板上的驱动电极23与对向基板30上的地电极32，控制液滴40在数字微流控芯片内进行移动。
此外，关于数字微流控芯片的具体描述可以参照实施例一的描述，本实用新型实施例对此不再赘述。
在本实用新型实施例中，通过在第一基板上设置驱动晶体管和驱动电极，且驱动晶体管的漏极和驱动电极同层设置且一体成型。在制作驱动晶体管的漏极时，可同时制作得到与漏极同层设置且一体成型的驱动电极，使得在制作数字微流控基板时，可减少了两次沉积、两次曝光和两次刻蚀工艺以及减少两张掩膜板的使用，使得数字微流控基板的制作工艺更为简单，制作成本大大降低；且无需形成过孔跳线，提高了驱动电极的平坦度，有利于液滴的驱动。
尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种数字微流控基板，其特征在于，包括：第一基板、设置在所述第一基板上的驱动晶体管和驱动电极；
所述驱动晶体管的漏极和所述驱动电极同层设置且一体成型；
所述驱动晶体管包括设置在所述第一基板上的栅极、覆盖所述栅极的绝缘层、设置在所述绝缘层上的有源层以及部分覆盖所述绝缘层和所述有源层的金属层，所述金属层包括源极和所述漏极。
2.根据权利要求1所述的数字微流控基板，其特征在于，所述数字微流控基板还包括覆盖所述驱动晶体管和所述驱动电极的第一介质层，以及设置在所述第一介质层上的第一疏水层。
3.根据权利要求1所述的数字微流控基板，其特征在于，所述驱动电极延伸至所述数字微流控基板的像素区域内。
4.根据权利要求1所述的数字微流控基板，其特征在于，所述驱动电极的厚度为10nm-1000nm。
5.根据权利要求1所述的数字微流控基板，其特征在于，所述驱动电极的材料为钼、铝和铜中的任意一种。
6.根据权利要求2所述的数字微流控基板，其特征在于，所述第一介质层的厚度为10nm-10000nm。
7.根据权利要求2所述的数字微流控基板，其特征在于，所述第一疏水层的厚度为10nm-1000nm。
8.根据权利要求1所述的数字微流控基板，其特征在于，所述数字微流控基板还包括栅极信号线和源极信号线，所述驱动晶体管的栅极与所述栅极信号线连接，所述驱动晶体管的源极与所述源极信号线连接。
9.一种数字微流控芯片，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的数字微流控基板以及与所述数字微流控基板相对设置的对向基板，所述对向基板包括第二基板以及依次设置在所述第二基板上的地电极、第二介质层和第二疏水层，且液滴设置在第一疏水层和所述第二疏水层之间。
Priority Applications (2)
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