TWI231998B - A method and apparatus for fabricating encapsulated micro-channels in a substrate - Google Patents

Description

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五、發明説明 發明領域 本發明通常係關於微機電結構之快速原型機製造。本發 明特別是關於在-基板中’製造包封微通道之裝置與方法。 發明背景 微機電系統_MS)提供-種能小型化電子與機械結構之 技術。微機電系統_MS)原本是在石夕範圍中產生的領域， 其中使用矽(或其他材料，如鋁、金，等等)的機械性質， :產生小型化之移動元件。事實上，在微機電系統⑽關 範圍已經應用到頻率選擇裝置的小型化與整合，以使此等 裝置達到晶片的程度。此外，微機電系統（MEMS,)也應用到 生物系統中，以於微流體學的範圍中，產生流體微系統。 微機械是具有對微機電系统_MS)特定應用的技術，並 且廣泛地定義為⑯基板的選擇性移除，以於薄膜上產生懸 序結構。微機械與微機電系統（MEMS)兩者皆可以應用於石申 化鎵（GaAs)、石英與陶究基板。具體地說，微機械有助於 積體電路的建構。舉例來說，使用直接寫入離子束銑削法 ，可以快速與輕易地調試與校驗積體電路。藉由電路之銑 削，以切割與黏貼導體、電阻器、電容器，或其類似之物 ’或改變這些裝置的電導係數、感應係數或電阻值，使校 驗與調試發生。 此外，相對於使用傳統微影技術之電路分批處理，直接 寫入微機械提供重要的優點，其中傳統微影技術需求光罩 之產生’以於積體電路中製作裝置。舉例來說，在微流體 學的範圍中，微流體裝置内各種通道之傳統設計，要求光 -4- 1231998 A7 B7 五、發明説明（2 ) ------- 革之設計，以於製作之晶圓上產生結構。如上所述，這是 很：費時間的。舉例來說，在流體微系統中，通道的表徵 要长日日圓製造與光罩之產生’以產生並測試此等裝置 。因此’特別是在生物流體應用翁，使用傳統技術，如微 影姓刻技術，射頻（RF)M統與流體微系統之快速原型機 製造是不可能的。 因此，仍存在克服上述現存技藝中，一個或更多個限制 的需求。 凰式簡單說明 攸下列詳細說明與延伸申請專利範圍以及附圖，本發明 之特點、恶樣，與優點，將變得更完整清楚明瞭，其中： 圖1描述一方塊圖，其說明在基板之區域上面，形成一 氧化物層，其係根據本發明之一具體實施例。 圖2A與2B描述方塊圖，其說明包含存取孔週之期陣列的 氧化物層，其係根據本發明之進一步具體實施例。 圖3描述一方塊圖，其說明經由存取視窗之週期陣列的 基板蝕刻，其係根據本發明之進一步具體實施例。 圖4A與4B描述一方塊圖，其說明基板内與氧化物層下面 ，微通道之形成。 圖5A〜5D描述方塊圖，其說明存取孔之各種組態，其係 根據本發明之一可仿效具體實施例。 圖6描述一方塊圖，其說明存取孔之最佳間隔，其係根 據本發明之一可仿效具體實施例。 圖7描述一方塊圖，其說明為了將一個或更多的存取孔 _____ ·5_ I紙張尺度適用中國國家標準(ds) Α4規格(21〇Χ297公爱) " ~ ---- 1231998 A7 B7 五、發明説明（3 ) 封閉’在基板之角狀表面上，部分氧化物層之沈積，其係 根據本發明之進一步具體實施例。 圖8 ^田述彳塊圖，其係說明形成於基板内之微通道的 包封，其係根據本發明之一可仿效具體實施例。 圖9祸述方塊圖，其係說明沈積角度之計算，其係根 據本發明之一可仿效具體實施例。 圖10A與10B描述一料、、ώ卿壯^ / U級肖豆I置，其係根據本發明之教導 而形成。 圖1 U田i£彳塊圖，其說明在基板中之包封微通道的製 造方法。 圖12描述一方塊圖，其說明在氧化物層巾，形成存取視 ®之週期陣列的額外方，其係根據本發明之進一步具體 實施例。 圖13描述一方塊圖，其說明包封一個或更多個微通道之 額外的方法’其係根據本發明之可仿效具體實施例。 ϋιϋϋ細說明 本發明描述一種在一基板中製造包封微通道之方法與裝 置。所描述之方法包含在基板之區域上面薄膜層之形成。 緊接著此-薄膜層之形成，於薄膜層内，沿著一個或更多 所需之微通道的尺寸，形成存取孔或視窗之週期陣列。緊 接著此等存取視窗之形成，於基板之下層内，形成一個或 更多個微通道。最後，將一個或更多個微通道包封起來， 從而沧著所為之微通道的尺寸，將一個或更多個存取視窗 封閉。因此，舉例來說，此一方法適合射頻（RF)微系統、 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱） 1231998 A7

流體微系統與生物流體應用範圍中，微機電系統之快速原 型機製造。此外，此方法使積體電路之快速原型製造成為 可能。 也敘述一裝置。在一具體實施例中，此一裝置包含形成 於基板區域上面的薄膜層。其一旦形成，週存取孔之期陣 列’便沿著一個或更多個所需之微通道的尺寸形成。其次 ，係經由存取孔，從基板蝕刻微通道。最後，藉由在薄膜 層上面沈積一部份薄膜層，將存取孔封閉。舉例來說，在 微機械或微機電結構的範疇中，此一裝置描述流體微系統 ’以及射頻（RF)微系統與裝置之進一步小型化的嘗試。 在下面敘述中，為了解說之目的，將提出很多具體的細 節，以提供本發明之徹底瞭解。可是，顯然對熟諳此藝之 士而言’可以實現本發明而無須某些具體細節。舉例來說 ，根據本發明之教導，可以修改各種薄膜層、存取孔配置 ，與微通道。此外，下面敘述提供實例，並為各種說明之 目的，而顯示附圖。可是，這些實例不應以限制的意思來 解4 ’因為其只是希望提供本發明之實例，而不是提供本 發明之所有可能實作的詳盡表列。在其他實例中，熟知的 結構與裝置顯示於方塊圖形式中，以避免使本發明之詳細 資料模糊不清。 _系統架檨 請即參見圖1，其描述一基板102。基板1〇2通常是矽圓， 舉例來說’以二氧化矽（Si〇2)使其安定之矽圓。在基板1〇〇 上面’可以沈積或生長一薄膜或氧化物層2〇〇。在一具體實 小 本紙張尺度適用巾g] g家標準(CNS) A4^格(21GX297公着)~" ------ 1231998 A7 B7 五、發明説明（5 ) " ---- 施例中，薄膜層200是矽氮化物，其具有最佳化之厚度2〇2 ::雷射化學蝕刻期間’最小化光子吸收，並最大化機械 穩定性。在一具體實施例中’薄膜層2〇〇之厚度（係介 於〇.m米與4.0微米之間，但是更可能介於〇75微米與12〇 微米之間。 請即參見圖2A與2B，其描述包含氧化物層2〇〇之基板1〇2 的方塊圖，並說明形成於氧化物層2〇〇中之一個或更多個週 期存取孔或視窗210(210-1，··.，210_N)。週期存取孔或視窗 210係使用直接蝕刻、化學輔助聚焦離子束蝕刻來形成的。 如下面將更詳細描述的，週期存取視窗21〇，使得能夠在基 板102内形成一個或更多個微通道。 因此，如圖2B中所描述的，存取視窗2丨〇是在氧化物層 200中#刻，而不是基板中。如此，便沿著一個或更多個所 需之微通道的通道尺寸，形成週期存取視窗21〇，以輔助基 板102中微通道之形成。因而，存取視窗21 〇使得能夠使用 現存直接寫入蝕刻工具，在矽基板（以及可能的其他基板） 表面上’製造任意長度與寬度之完全包封的微通道。 請即參見圖3 ’其描述基板1 〇2中，一個或更多個微通道 300之形成。舉例來說，雷射化學蝕刻機之掃描束，係在需 要微通道以提供最佳功率密度/點大小的區域實施。在一具 體實施例中’為了钱刻下面的矽，氬離子雷射320利用掃描 鏡310’以氯刀子（周圍之氣氣（Cl2)) |虫刻基板。如上所述， 蝕刻沿著所需之通道尺寸發生，以形成一個或更多個微通 道，其中通道尺寸係由存取視窗210之週期陣列定義。 -8 - 本紙張尺度適用中國A4規格(210x297公爱y ---- 一 1231998 A7 -----B7 五、發明説明（6 ) 圖4A與4B說明關於基板1〇2中，一個或更多個微通道3〇〇 的完成。就此而論，圖4A說明自立之氧化物薄膜或微通道 300，其沿著剩下的存取視窗21〇存在。如上所述，此等微 通逼之產生，對射頻（RF)微系統、流體微系統與生物流體 應用是重要的。可是，為了將微流體通道（如圖4B所描述） 封入，以提供流體微系統所需之功能性，而將一個或更多 個存取視窗封閉，以包封微通道。圖5A〜5D描述關於微通 道之封閉。 請即參考圖5A〜5D，這些參考附圖描述薄膜層200中存取 孔之各種可能的組態。圖5A描述基板1〇2中之一微通道。如 所描述的，微通道300具有一最大需求深度（D) 3 12，同時也 說明鄰近存取孔210之邊緣間的分隔距離（A) 31〇。鄰近存取 孔210之間分隔距離A 3 10的最佳值，取決於需求之通道3〇〇 的幾何尺寸，以及雷射化學蝕刻反應室中的氣壓。在一具 體實施例中，如圖5B與5C所描述的，當來自微通道3〇〇之反 應副產物與/或反應物種類之流量受限於分子擴散時，則存 取孔210應週期性地沿著需求之微通道3 1 〇的尺寸放置。 在一具體實施例中，舉例來說，反應副產物包含四氣化 矽（SiCl4)，而反應物種類則是氣氣（C12)。此外，當副產物之 外擴散或反應物之内擴散的速率，比雷射束掃描速率慢或 相當時，將導致由分子擴散所引起的限制。就此而論，在 所描述之具體實施例中，如圖5B與5C所描述的，存取孔21〇 之配置，使得反應物與副產物沿著通道320/330之分佈的均 勻性增加。因此，這將導致通道320/330各處更均勻的蝕刻。 -9- 本紙張尺度適财a S家標準(CNS) A4規格(训X 297公董) " ' -- 1231998 A7 B7 五、發明説明（7 ) 可是，如果無論來自微通道320/330的反應副產物或反應 物種類的流量，都不受限於分子擴散，則如圖5D所描述的 ’存取孔210應該放在微通道340的邊緣。因此，如圖5D所 說明的，既然與雷射掃描束速率相比，副產物之外擴散與 反應物之内擴散兩者是快速的，反應副產品與反應物種類 並不受限於分子擴散。因此，如圖5 D所描述的，存取孔21 〇 之配置，避免了微通道340之過度蝕刻。此外，此束應該以 最小速率掃描暴露區域，以避免這些區域之過度姓刻。 就此而論，每當雷射束聚焦時，矽層1 〇2之蝕刻幾乎是均 向地進行’而且對反應物種類有一清楚、不模糊的路徑。 換句話說，蝕刻將在矽基板102之所有晶體方向中均勻地實 方e。因而’如果此束是在存取孔21 〇上面連續地掃描，則存 取孔210下面的矽區域，將比通道剩下的區域蝕刻得更多， 這在本文中稱為「過度蝕刻」。換句話說，如果將存取孔 210之規則週期陣列決定為過程條件的最佳解決方法，則存 取孔210從邊緣到邊緣，或中心到中心的間隔，應該最小化 。在一具體貫施例中，如果存取孔21〇的寬度22〇和各種存 取孔之間的間隔A 3 10相比是小的，則在一般的情況中，存 取孔210的間隔是中心到中心。 凊即參考圖6 ,圖6描述一方塊圖，其說明微通道3〇〇之 形成，以實現存取孔210之最佳分隔。請即參見圖6，存取 孔間間隔A (3 10)之最小化，通常是藉由尋找下列等式之基 底單元均勻性來達成： 均勻性=1—(A/2D) ⑴ -10-

1231998 A7 B7 五、發明説明（8 如所說明的，值為一的均勻性是最佳的。此一最佳值源 自事貫（1)因為A 310是很小的，或（2)D 312是非常大的。所 ’乍為一般性指導，存取孔分隔距離A (3 1〇)將是在1〇〇奈 米至1釐米的範圍，並且明確地取決於需求之微通道300的 長度與寬度。 圖7說明部分氧化物層（未顯示）的引進，其係用來將一 個或更多個存取孔21〇封閉，以重新產生薄膜層2〇〇。在一 具體實施例中，如圖5所描述的，藉由將基板1〇2傾斜至預 定的角度（302，將一個或更多個存取孔210封閉。在所 4田述之具體實施例中，舉例來說，基板1 〇2係傾斜至45度的 角度’其中經由物理氣相沈積源，提供氧化物之非保形層 的沈積。在一具體實施例中，這是藉由濺射氧化物之沈積 ’以形成部分氧化物層404來達成，其中部分氧化物層4〇4 將微通道300封閉，以形成包封微通道402(圖8)。或者是， 可以在薄膜層200上面，沈積石夕氮化物。 請即參見圖9，圖9描述一方塊圖，其說明沈積角度之士十 算，以將存取孔210封閉，並為一目視沈積線，以一之黏滞 係數包封一個或更多個微通道。通常，沈積角度係定義於 小於0R之0min範圍内，其中小於90度：

Hr<90。 （2) 在所描述之具體實施例中，0min等於tan^W/T)，其等於 tan'^l/Aa,.)： 0min= tan-1(l/Aar) (3)

Aar」係定義為氧化物

在所描述之具體實施例中，變數 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公黄） 1231998 五、發明説明（9 層之深度（Τ) 202對存取孔210之深度（％22〇的縱橫比。如上 所述，膜220之厚度通常是5〇奈米至5微米的範圍，然而各 種微通道之寬度，係由聚焦之離子束姓刻，與最後沈積之 需求的傾斜角度（θκ)302所控制。因此，旋轉的角度^3〇2 可以用來計算沈積角度（知，裏），其中沈積角度係從正向 於基板表面的向量量起，其取決於基板或沈積是否旋轉， 以致於： I I = I ΘΏ \ (4) 因此，所描述之方法使用聚焦離子束/雷射化學蝕刻與 物理氣相沈積，以於矽基板上製造包封微通道。本發明之 教導，致能微機電系統中的應用與生物微機電系統（mems) 技術中的特定應用，其中要求微流體通道，以及流體微系 統與射頻（RF)微系統。使用本發明之教導來執行的系統， 著重於初始氧化物層之額外的可靠性，以及轉動角度之物 理氣相沈積程序，亦即，濺射氧化物，緊接著是用來平面 化之選擇性的保形氧化物/介電質層。 舉例來說，圖10A與10B描述一加熱之薄膜，其係根據本 舍明之教導而形成。請即參見圖1〇B，複數個微通道 (402-1，···，402-N)係形成於基板102中，並且以氧化物層2〇〇 封閉。因此，電流504流經微通道402，以加熱流經反應室 506之流體502。現在將描述實現本發明之教導的程序方法。 操作 請即參見圖11 ’圖11描述一方塊圖，其說明在基板1〇2中 ，製造一個或更多個微通道402的方法600 ,舉例來說，如 -12· 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1231998

關於圖1〜9所描述的。在程序方塊6〇2，於基板ι〇2之區域 上面’形成一薄膜或氧化物層2〇〇。在一具體實施例中，可 以使用低溫沈積’在基板1〇2上面形成氧化物層2〇〇。在— 具體實施例中，可以於基板1〇2之區域上面，長生氧化物層 200 〇 ^ 在另一具體實施例中，舉例來說，薄膜層200是低溫石夕氮 化物。此外，如關於圖1所描述的，為了雷射化學蝕刻期 間最小化光子吸收，並最大化機械穩定性，氧化物層2〇〇應 具有一最佳之厚度202。緊接著氧化物層200之形成，執行 矛王序方塊604。在程序方塊604，如關於圖2A與2B與5A〜6所 描述的，在氧化物層200中，形成存取孔或視窗21〇之週期 陣歹J。 如本文所敘述的，「存取視窗」與「存取孔」詞語取決 於存取孔/視窗的尺寸，而可交換地使用。在一具體實施例 ’使用化學輔助聚焦離子束蝕刻，於薄膜層2〇〇中，形成週 期存取孔，或視窗210。如關於圖2B所說明的，存取視窗， 或孔210並不突出到基板中，而只是形成於氧化物層2〇〇中 。緊接著存取孔210之形成，執行程序方塊620。 在程序方塊620，如關於圖3〜4B所描述的，於基板1〇2下 面之區域中，形成一個或更多個微通道。如關於圖3所描 述的’在一具體實施例中，氬離子雷射32〇利用一掃描鏡 3 10 ’以於需要微通道的區域，提供雷射化學姓刻之掃描束 。藉由存取視窗210之週期陣列，掃描束具有所需之最佳功 率密度/點大小，其利用周圍的氣分子（C!2)氣體，以蝕刻下 _ -13- 本紙張尺度適财® Η家標準(CNS) A4規格(21GX 297公爱)' 1231998 A7 ____B7 ___ 五、發明説明（11 ) 面矽102，並形成一個或更多個微通道。 完整微通道300之形成，描述如圖4，其中圖4B說明經由 存取視窗210，形成於基板1〇2中與氧化物層200下面的微通 道300。可是，為了在微機電系統（MEMS)為主的系統中利 用微通道，必須封閉微通道300。因而，在程序方塊630， 如圖7與9所說明的，包封一個或更多個微通道300。如關 於圖7與9所描述的，將基板旋轉至一預定的角度302。一 旦旋轉，氧化物便沿著基板之旋轉的表面沈積，以封閉或 重新形成一個或更多個存取孔210。就此而論，一個或更多 個存取孔的封閉，以包封微通道，即如關於圖9所描述的。 请即參見圖12，其說明在如圖2A、2B與5A〜6中所描述之 氧化物層200中，形成存取視窗2〇〇之週期陣列的額外方法 610。在程序方塊612，為了存取視窗210之週期陣列，而決 定存取視窗之尺寸。在一具體實施例中，存取視窗之縱橫 比通常是大於或等於一，使得氧化物層2〇〇之寬度202等於 存取視窗210之長度220，如關於圖2A所描述的。如此，氧 化物層200之寬度202通常等於存取視窗之長度22〇 ,而導致 一之縱橫比。 可是，熟諳此藝之士將了解，可以修改存取孔/視窗之 各種組態，如圖5 A與6所描述之孔/視窗長度22〇與氧化物 層寬度202，而不脫離本發明之範圍。一旦決定了存取視窗 210之週期陣列的尺寸，便執行程序方塊614。在程序方塊 614,決定-個或更多個微通道的通道尺寸。因& ,沿著一 個或更多個所需微通道之福ρ ,, . ^ 项退疋逍道尺寸，形成存取視窗210之週 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公爱）------ 1231998 A7 B7 五、發明説明（12 ) 期陣列。一旦決定通道尺寸，便執行程序方塊616。 在程序方塊616，非均向地蝕刻氧化物層200，以沿著一 個或更多個所需之微通道的通道尺寸，形成存取孔21 〇之週 期陣列。在一具體實施例中，使用直接寫入聚焦離子束銑 削法，以非均向地蝕刻薄膜層200，以形成存取孔210。因 此，為了沿著一個或更多個微通道之所需尺寸，促進一個 或更多個微通道之快速原型機製造’而精由沿著》個或更 多個微通道之通道尺寸，形成存取視窗210之週期陣列，並 藉由使用雷射化學蝕刻機，蝕刻基板102之下面區域。結果 ，如關於圖3〜4 B所描述的，因而在基板102下面之區域中 ，快速地形成一個或更多個微通道300。 請即參見圖13，圖13描述一方塊圖，其說明緊接著關於 圖6、7與9所描述之一個或多個微通道210的形成，用以包 封一個或更多個微通道300之額外的方法632。在程序方塊 634，決定基板之旋轉角度302，以封閉存取孔210。舉例 來說，在一具體實施例中，預定之角度302是45度。可是 ’熟諳此藝之士將了解，在本發明之範圍與教導中，基於 存取孔210之所需要的封閉，可以使用各種旋轉角度。 在程序636，包含氧化物層200之基板102，係旋轉到程序 方塊634所計算之預定角度302。緊接著基板旋轉到預定角 度302，執行程序方塊638。在程序方塊638 ,如關於圖8所 描述的，沿著氧化物層200之旋轉角度的表面，實施氧化物 之濺射沈積，以使用部分氧化物層404，將存取視窗21〇之 陣列封閉。在一具體實施例中，使用物理氣相沈積源，實 -15- 本紙張尺度適财® ®家料(CNS) A4規格(21GX 297公爱) ' ------ 1231998 A7 ____ B7 五、發明説明（13 " 施部分氧化物層404之濺射沈積。在另一具體實施例中，如 關於圖8所描述的，沿著氮化物層2〇0之旋轉角度的表面， 實施矽氮化物之濺射沈積，以使用部分矽氮化物層4〇4將存 取孔210封閉。 為了包封一個或更多個微通道402，一旦封閉存取孔之週 期陣列，便執行程序方塊640。在程序方塊640 ,氧化物層 200被平面化。在一具體實施例中，氧化物層2〇〇的表面可 以塗佈介電質之保形層，其可平面化表面。舉例來說，介 電質是氧氮化物或某些矽基聚合物其中之一。在另一具體 實施例中，化學機械拋光步驟可以平面化氧化物層2〇〇之表 面。 另一具體實施例 已經描述使用存取孔或視窗，在基板中製造包封微通道 之方法之一實作的各種態樣。可是對於微機電系統（％£%8) 裝置與生物微機電系統(MEMS)應用，利用存取孔尺寸之各 種組態，在基板中製造包封微通道之方法的各種實作，則 提供很多特點，包含補足、補充，與/或取代上述特點。作 為射頻（RF)、微流體、微系統或積體電路的一部份，特點 可以不同的作法。此外，在前面的敘述中，為了兮兒明的目 的，使用特定的術語以提供本發明完整的了解。可是，董子 熟諳此藝之士將是很清楚的，實作本發明並不需要特定# 細節。 此外’雖然本文中所描述的具體實施例針對利用所製造 、包封之微通道的微機電系統（MEMS)，作县勃& ,七 ’一疋热諳此藝之士 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210X 297公釐) 1231998

將了解’本發明之教導可以應用到其他的系統。事實上， 利用所製造包封微通道之微機電系統（MEMs)裝置的系統， 也在本發明的教導之内，並不脫離本發明之範圍與精神。 選擇與敘述上述具體實施例，以最佳解說本發明之原理與 其實際應用。選擇這些具體實施例，因而能夠使其他熟請 此藝之士，更能利用本發明，並思考適合特定用途，而具 有各種修改的各種具體實施例。 應了解的是，即使在先前的敘述中，連同本發明之各種 具體實施例的細節與功能，已經提出很多本發明之各種具 體實施例的特點與優點，這些揭示只是說明而已。在這些 情況中，僅以一此種具體實施例，詳細敘述特定的組件。 然而，應該了解並認可，可以在本發明之其他具體實施例 中，使用此等組件。在本發明原則内，特別是組件之結構 與管理的事務，改變可以詳細到延伸申請專利範圍用詞所 表示之普遍意思所指示的程度。 本發明提供超越已知技術之許多優點。本發明包含使用 現存直接寫入蝕刻工具，在矽基板表面（與可能的其他基板 )上，製造任意長度與寬度之完全包封的微通道。直接寫入 蝕刻工具，允許從微機電系統（MEMS)到微流體系統與射頻 (RF)微系統，發展特定應用之快速原型機製造的可能性。 此外，本發明所教導之程序是低溫的，而且與現有低溫包 裝技術相谷’使付在現有積體電路產品背面上，原型製造 熱管理系統/網路是可能的。 如此，當結合電路編輯技術，便可以迅速地建構微機電 -17- 本紙張尺歧财S @家標準(CNS) A4祕(21GX 297公董) '" - 1231998 A7 -----------B7 _____ 五、發明説明（15 ) 系統（MEMS) ’而無傳統指標處理所要求之成本與時間。同 樣地’類似於第一矽除錯期間所使用的顯微手術，本發明 可以除錯並預備先前建構的微系統。包封微通道的技術可 以與其他的技術一起使用，以影響或配對成現存微系統設 计的改良特性，而無須創造新的光罩與處理晶圓刮傷。 此外’可以進一步驗證對微系統設計可能之工程更換順 序（ECO)，以顯著地改善設計更換的成功率。此外，低溫程 序與微處理器封裝技術相容。因而，為了熱處理（引導熱從 有源裝置區域離開）之目的，也可以在產製產品之矽基板的 月面上’以靠近有源電晶體層的方式，原型製造微流體通 道與其結構。 已經揭示了可仿效之具體實施例，對所揭示之具體實施 例可以做修改與變化，然而其仍在由下列申請專利範圍所 定義之本發明的範圍内。 ____- 18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

Claims (1)

1. 4： 1231· A 8 B8 弟091112651號專利申請案 中文申凊專利範圍替換本(够广 申請專利範圍 •一種於一基板中製造包封微通道之方法，包括： 在一基板之一區域上面，形成一薄膜層； 緊接著形成該薄膜層之後，在該薄膜層中形成存取孔 之週期陣列； 經由存取孔而在基板下面之區土或，形成一個或更多個 微通道；及 緊接著形成該微通道之後，包封_個或更多個微通道。 2 ·如申請專利範圍第丨項之方法，緊接著微通道之包封之 後，進一步包括： 裝 在薄層的表面塗佈一介電質層，以平面化薄膜層的表 面0 3.如申請專利範圍第2項之方法，其中基板包括矽，薄膜 層包括矽氧化物與低溫矽氮化物其中之一，介電質層包 括氧化物、氮化物與矽聚合物其中之一，而形成氧化物 層則包括生長。

   4 ·如申請專利範圍第1項之方法，緊接著微通道之包封， 進一步包括： 氧化物層之化學、機械拋光，以平面化氧化物層。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中形成存取孔包括： 決定一個或更多個微通道之通道尺寸；及 使用直接寫入聚焦離子束銳削法’非均向地姓刻薄膜 層’以沿著一個或更多個微通道的通道尺寸，形成存取 孔之週期陣列。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中形成微通道之步驟 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1231998 λβ B8 C8 D8 六、申請專利範圍 包括： 蝕刻基板下面的區域，使用雷射化學蝕刻機，以沿著 一個或更多個微通道之所需的通道尺寸，將聚焦之雷射 束分光，如此在基板下面的區域中，形成一個或更多個 微通道。 [如申請專利範圍第1項之方法’其中包封微通道之步驟 包括： 緊接著形成微通道之後，使用物理氣相沈積源，在薄 膜層上面沈積一石夕氧化物，以包封一個或更多個微通 道。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中包封微通道之步驟 進一步包括： 旋轉基板到一預定之角度；及 沿著旋轉角度之薄膜層的表面，實施石夕氧化物之丨賤射 沈積，以封閉存取孔之週期陣列，如此由氧化物層包封 一個或更多個微通道。 9. 一種於一基板中製造包封微通道之方法，包括： 在一基板之一區域上面，形成一氧化物層； 緊接著形成該氧化物層之後，非均向地姓刻該氧化物 層，以於該氧化物層中，形成存取視窗之週期區域，並 沿著一個或更多個所需之微通道的通道尺寸，形成存取 視窗之週期陣列； 經由存取視窗而蝕刻基板下面之區域，以於基板下面 之£域依據由存取視窗之週期陣列所定義的通道尺寸， -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱） 1231998

   產生一個或更多個微通道；及 緊接著形成該微通道之後，於氧化物層上面，沈積一 氧化物，以包封一個或更多個微通道。 10·如申請專利範圍第9項之方法，緊接著微通道之包封之 後，進一步包括： 在氧化物的表面塗佈一介電質層，以平面化氧化物層 的表面β 11.如申凊專利範圍第10項之方法，其中基板包括矽，氧化 物層包括低溫矽氮化物，介電質層包括氧化物、氮化物 與矽聚合物其t之一，而形成氧化物層則包括生長。 如申請專利範圍第9項之方法，緊接著包封微通道，進 一步包括： 氧化物層之化學、機械拋光，以平面化氧化物層。 13·如申請專利範圍第9項之方法，其中形成存取視窗之步驟 包括： 決定一個或更多個微通道之通道尺寸；及 使用直接寫入聚焦離子束銑削法，非均向地蝕刻氧化 物層’以沿著一個或更多個微通道的通道尺寸，形成存 取孔之週期陣列。 14.如申請專利範圍第9項之方法，其中蝕刻下面的區域之 步驟包括： 使用雷射化學蝕刻機，以沿著一個或更多個微通道之 所需的通道尺寸，將聚焦之雷射束分光，如此在基板下 面的區域中，形成一個或更多個微通道。 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格（21〇 X 297公爱） 1231998

   —-_. 六、申請專利範圍 5.如申請專利範圍第9項之方法，其中包封柃 包括： ^通道之步驟 使用物理氣相沈積源，在氧化物層上面 償氧化物， 以包封一個或更多個微通道。 w如申請專利_第15項之方法，其巾包封微通道之步驟 進一步包括： ’~ 旋轉基板到一預定之角度；及 沿著旋轉角度之氧化物層的表面，實施氧化物之濺射 沈積，以封閉存取孔之週期陣列，如此由氧化物層包封 一個或更多個微通道。 17·_種微通道裝置，包括： 基板上之一薄膜層； 基板中與薄膜層下面之一個或更多個微通道，此等微 通道係沿著一個或更多個微通道之通道尺寸，經由薄膜 層中之一個或更多個存取視窗的週期陣列，蝕刻基板來 形成；及 使用一角度之沉積而在一個或更多個存取視窗上面形 成一部分薄膜層，以包封一個或更多個微通道。 18·如申請專利範圍第17項之裝置，進一步包括一介電質 層，其形成於薄膜層與部分薄層上面。 19·如申請專利範圍第丨8項之裝置，其中介電質層包括氧化 物、氮化物或石夕聚合物其中之一。 20·如申請專利範圍第17項之裝置，其中薄膜層與部分薄膜 層包括矽氮化物。 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 1231998 B8 C8 D8

   21·如申請專利範圍第17項之裝置，其t薄膜層與部分薄膜 層包括矽氧化物。 22·如申請專利範圍第17項之裝置，其中薄膜層包括石夕氧化 物，而部分薄膜層則包括矽氮化物。 23.如申請專利範圍第17項之裝置，其中薄膜層包括石夕氮化 物’而部分薄膜層則包括矽氧化物。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）