TWI683106B - 形成供微流體裝置用的感測器裝備之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭露用於微流體裝置的範例感測器裝備及相關方法，一製造用於微流體裝置的感測器裝備之方法係包括蝕刻一中間層的一部分以形成一基體總成中的一感測器腔室，其中基體總成具有一基底層及中間層，且其中基底層包含一第一材料，且中間層包含一與第一材料不同的第二材料。該方法包括形成感測器腔室中的一第一電極及一第二電極。該方法亦包括形成一與感測器腔室呈流體聯通之流體運送通路，其中流體運送通路包含一與第一材料及第二材料不同的第三材料。

Description

形成供微流體裝置用的感測器裝備之方法
本發明係有關於基體總成及相關方法。
背景
例如，諸如流體射出系統(例如噴墨匣)、微流體生物晶片等微流體系統係時常採用微流體裝備(或裝置)。微流體裝備係可能夠操縱及/或控制經過微流體流體通路或微流體系統的網路之小容積流體。例如，微流體裝置係可能夠操作及/或控制微升(亦即符號為μl且代表10-6升的單位)、奈升(亦即符號為nl且代表10-9升的單位)、或皮升(亦即符號為pl且代表10-12升的單位)級數的容積之流體。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種方法，其包含：蝕刻一中間層的一部分，以形成一基體總成中的一感測器腔室，該基體總成具有一基底層及該中間層，該基底層包含一第一材料且該中間層包含一與該第一材料不同的第二材料；形成該感測器腔室中的一第一電極及一第二電極；及形成一與該感測器腔室呈流體聯通之流體運送通路，該流體運送通路包含一與該第一材料及該第 二材料不同的第三材料。
詳細說明 特定的範例係顯示於上列圖中並詳述於下文。圖式並未依照尺度，且圖式的特定視圖及特定形貌體可誇大尺度顯示或示意性顯示，以求清楚及/或簡明。此外，為求清楚，已從部分圖式移除本文揭露的範例微流體裝備之部分組件。雖然下文係揭露範例方法及裝備，應注意此等方法及裝備僅供繪示而不應被認為限制此揭示的範圍。
本文所使用的諸如「上」、「下」、「頂」、 「底」、 「前」、 「背」、 「引領」、 「尾隨」、 「左」、 「右」等方向性用語係參照所描述圖式的定向作使用。因為本文揭露的不同範例之組件可位於數個不同定向，方向性用語係供繪示目的使用而無意作限制。
微流體裝置時常被微流體系統用來能夠操縱流體(例如液體、生物流體等)經過一具有介於從數奈米到數百微米橫剖面維度的流體通路之流體網路。為了決定關於生物樣本的資訊，一常稱為「晶片實驗室」系統的微流體生物晶片係採用微流體裝置來運送及/或操縱流體(例如一生物樣本)經過例如一感測器或一分析器(例如生物感測器或生物電感測器)。例如，微流體裝置採用一感測器，該感測器係位於用以流體性耦接一流體網路的一第一部分(例如一第一貯器或入口)與一流體網路的一第二部分(例如一第二貯器或出口)之流通路的一網路中以隨著一流體流過感測器而分析該流體。
在部分範例中，微流體裝置採用感測器裝備(例如生物感測器、生物電感測器、以細胞為基礎的感測器等)，其提供照護點診斷以供醫療診斷用、食物分析、環境監測、藥物篩檢及/或其他照護點應用。以細胞為基礎的感測器裝備例如係偵測或測量來自一樣本流體的活體細胞的細胞信號，以例如識別一特定物種的細菌、病毒及/或疾病(例如HIV、癌症等)。在操作中，隨著流體與感測器裝備(例如一電極)相鄰地(例如經過或橫越)流動，感測器裝備係偵測來自流體內的細胞之細胞信號或將其轉換至電信號，該等電信號被分析以決定或識別與感測器(例如一電極)所偵測的細胞信號相關聯之一特定物種的細菌、病毒或其他疾病。例如，感測器裝備可採用一位於一流體通路或一感測器腔室中之電極。例如，在操作中，可藉由施加一小振幅交流電(AC)電場來監測一流體中的一細胞(例如一細胞單層)與電極的一表面之間的一交互作用。在部分範例中，細胞例如在低頻係為實質非傳導性，且細胞膜對於電流流動提供一顯著的障壁，其更改了電極所產生的電場。
然而，利用一採用一電場的感測器裝備，細胞在一流體中的可偵測性係時常依據流體通路或感測器腔室的維度特徵而定。例如，感測器裝備的精確度或敏感度係依據流通路的一維度足跡或特徵(例如流通路的寬度、高度及/或長度)而定。例如，較小的流體通路係能夠具有含有相對小粒子(例如次微米粒子或細胞)的特定生物流體之增強的可偵測性。例如，相較於具有一較大維度(例如寬度)的第二流通路，一具有比一第二流通路的寬度更小的一第一維度(例如寬度)之第一流通路係可能夠具有及/或增強相對小粒子(例如次微米粒子)之可偵測性的精確度。例如，一具有與一諸如大腸桿菌(E. coli)等細菌相關聯的細胞之生物流體係可含有具有小於5微米(例如直徑)的細胞。雖然一具有大於5微米寬度的流體通路容許細胞流過感測器，感測器的敏感度在較大尺寸的流體通路中係減小，因此降低了感測器裝備偵測具有次微米尺寸的細胞之精確度及/或能力。例如，一在一較大尺寸流通路(例如具有大於5微米寬度及/或高度的流通路)中流動的流體中之一次微米粒子或細胞係可對於一位於該流通路中的感測器具有較小接觸及/或影響。易言之，一次微米粒子(例如較小尺寸細胞(例如5微米或更小))係可能不影響感測器裝備所產生的一電場(例如可能不造成其顯著、可偵測或可測量的變化或擾亂)。
相反地，一具有小於例如5微米的維度特徵之流體通路係增強一流體中之一次微米粒子或細胞的可偵測性。例如，一具有相對小維度特徵(例如小於5微米)的流體通路或感測器腔室係增強感測器裝備的信號雜訊比(signal-to-noise ratio)，藉此改良感測器裝備的敏感度、精確度及/或可偵測性能力。因此，控制一流體通路的維度特徵係可顯著地增強一感測器裝備的精確度及/或敏感度。
採用SU-8材料的傳統微流體裝置並無法形成有流體通路或感測器腔室之受精確控制的維度特徵。因此，當偵測細菌、病毒、疾病等中的特定次微米粒子或細胞時，傳統基體形成程序或SU-8材料所形成的傳統流體裝置之精確度及/或能力係可能受限。例如，若要偵測或感測一生物流體中的次微米粒子或細胞，傳統微流體裝置可能時常採用測試前調控程序，諸如例如溶解粉碎(lysing)及/或DNA放大技術。用以製備生物樣本以供測試的此等測試前調控技術係會麻煩、耗時、昂貴及/或可能妨礙微流體裝置的照護點使用。
本文揭露的範例方法及裝備係提供一用於微流體裝置的感測器裝備，其相較於傳統感測器而言具有增強及/或增強的敏感度及/或偵測能力。為了提供一感測器裝備之增強的可偵測性及/或敏感度，本文揭露的範例方法及裝備係採用用以精確地控制流體通路及/或感測器腔室的維度特徵之製造技術。例如，本文揭露的範例方法係能夠製造具有形成有微米或奈米維度特徵(例如近似2微米與5微米之間的維度寬度、維度長度及/或維度高度)的流體通路或感測器腔室之感測器裝備。例如，本文揭露的範例方法及裝備係使一三維感測器裝備能夠位居一具有近似2微米與5微米之間的維度寬度、近似5微米與10微米之間的維度長度、及近似3微米與5微米之間的維度深度或高度之感測器腔室中。
此外，本文揭露的範例感測器裝備係採用產生橫越感測器裝備的一感測器腔室的一電場之電極。更確切地，本文揭露的感測器腔室之維度特徵係使電極能夠提供橫越一供一流體通過的流體通路或感測器腔室之一較均勻電場。為了增強感測器裝備的電場，維度特徵係使電場能夠相對於經過感測裝備的流體流方向被實質垂直地產生。
本文揭露的範例方法係能夠製造及/或精確地控制本文揭露的感測器裝備之維度特徵。如本文所用，實質及近似係指與相關項目相差1%到10%。例如，實質地垂直係指90度加減1%到10%。例如，近似10度係指10度加減1%到10%(例如9.9度與10.1度之間或9度與11度之間)。
改良感測器裝備內的電場均勻度係增強感測器裝備的信號雜訊比。由於增強的信號雜訊比之緣故，本文揭露的範例感測器裝備之敏感度及/或精確度係能夠偵測及/或感測次微米粒子(例如細胞、病毒、細菌)而不涉及測試前調控及/或製備。易言之，本文揭露的範例感測器裝備可感測具有5微米或更小的細胞之生物流體，而不需要溶解粉碎、DNA放大及/或其他調控技術。因此，本文揭露的範例感測器裝備係能夠作照護點使用或增強照護點使用。在部分範例中，可採用感測器裝備的維度足跡以藉由防止或限制比起感測器裝備的維度足跡(例如直徑)更大的粒子通行，來提供過濾能力。
現在更確切地參照所繪示範例，圖1描繪一微流體系統100。所繪示範例的微流體系統100包括一具有一流體網路104之微流體裝置102，流體網路104係建構有根據此揭示的教示之一範例感測器裝備106。所繪示範例的微流體裝置102及/或微流體系統100係可實行微流體系統，其包括測定系統、照護點系統、及/或任何涉及使用、操縱、及/或控制小容積流體的系統。例如，微流體裝置102、且更一般地微流體系統100係可將一房間尺寸的實驗室或系統之組件及/或功能併入至一小晶片諸如一微流體生物晶片或「晶片實驗室」，其藉由進行可例如包括混合、加熱及/或分離的程序來操縱及/或處理以溶液為基礎的樣本及系統。例如，可使用微流體生物晶片來整合測定操作，用以分析酵素與DNA、偵測生化毒素與病原體、診斷疾病、病毒、細菌等。
所繪示範例的流體網路104係流體性耦接一流體輸入108與一流體輸出110。所繪示範例的流體網路104係包括感測器裝備106、一泵112及一流體運送通路114。特別地，所繪示範例的感測器裝備106係經由流體運送通路114而與流體輸出110呈流體聯通。在部分範例中，流體運送通路114可採用複數個流體通路或通道。
為了將流體或流體組件、溶液或樣本(例如生物樣本等)供應至微流體裝置102，所繪示範例的微流體系統100係採用流體輸入108。流體輸入108可為一貯器或腔穴以儲存或容納例如一生物流體樣本，及/或將被微流體系統100操縱、移動、分離及/或另行處理的任何其他流體。所繪示範例的流體輸入108係形成有微流體裝置102。在部分範例中，流體輸入108可為一相對於微流體裝置102位於外部之貯器。
所繪示範例的流體輸入108係與感測器裝備106呈流體聯通並從流體輸入108接收流體。所繪示範例的感測器裝備106可為一晶片上感測器或分析器，諸如例如一生物感測器或生物電感測器、一生化感測器、其任何組合等。例如，所繪示範例的感測器裝備106係偵測或測量來自經由流體輸入108所提供之一樣本流體的活體細胞之細胞信號，以識別與該樣本流體相關聯之例如一特定物種的細菌、病毒及/或疾病(例如HIV、癌症等)。例如，隨著流體流過或橫越感測器裝備106，所繪示範例的感測器裝備106係偵測來自流體內的細胞之細胞信號或將其轉換至電信號，電信號被分析以決定或識別樣本流體之一特定物種的細菌、病毒及/或其他疾病。所繪示範例的感測器裝備106採用位於流體網路104的一流體通路或一感測器腔室中之一或多個電極。可藉由施加一小振幅交流電(AC)電場來監測一流體中的一細胞(例如一細胞單層)與電極的一表面之間的一交互作用。細胞例如在低頻係為實質非傳導性，且細胞膜對於電流提供一顯著的障壁，其更改了感測器裝備106的電極所產生之電場。
在部分範例中，微流體裝置102亦可包括一晶片上裝置，其可包括一反應器、一混合器、一熱偵測器、一分離腔室、一流感測器、一奈米結構式感測器或生物感測器、一金屬氧化物半導體場效電晶體(metal-oxide-semiconductor field effect transistor，簡稱MOSFET)、一感測器或生物感測器以供偵測及/或測量一目標分子的濃度、及/或任何其他的晶片上裝置以供分 析、操縱及/或製備用於分析的流體。
為了將流體從流體輸入108導引或移動至感測器裝備106、且朝向流體輸出110，所繪示範例的流體網路104係包括泵112(例如一慣性微泵)。在部分範例中，泵112可採用複數個泵以將流體運送及/或攜載於流體輸入108與流體輸出110之間。為了將流體從流體輸入108移動至流體輸出110，所繪示範例的泵112係生成經過流體運送通路114的流體流。例如，當泵112在流體運送通路114內被啟動時，泵112產生一相對高壓力(例如一慣性氣泡驅動式壓力)。例如，該相對高壓力可在一泵循環或泵112的操作期間發生(例如暫時地或一段小時程)，以引發經過流體運送通路114的流體流。例如，可經由慣性在由於相對高壓力所導致發生的相對小壓力差下，在此相對高壓力循環之後發生一大量的流體質量運送。所繪示範例的泵112可以奈米尺度被定位及/或形成，以配合在流體網路104的一流通路內。在部分範例中，泵112可為一電阻器，一氣泡產生器，一壓電元件，一聲學致動器，一熱氣泡阻器致動器，一壓電薄膜致動器，一靜電微機電(micro-electrical mechanical system，簡稱MEMS)薄膜致動器，一機械/衝擊驅動式薄膜致動器，一音圈致動器，一磁致伸縮驅動致動器，一機械驅動件，及/或任何其他流體及/或機械驅排致動器。在部分範例中，微流體裝置102可採用外部設備及泵機構，毛細型泵，電泳泵，蠕動及旋轉泵及/或流體致動器(例如氣泡產生器，壓電元件，熱阻器等)以管理或促進微流體裝置102中的流體流。
為了在流體已被微流體裝置102操縱之後收集流體，所繪示範例的微流體裝置102係包括流體輸出110(例如一收集器或貯器)。所繪示範例的流體輸出110可為貯器或一腔穴，其接收經處理的流體。在部分範例中，由微流體裝置102所處理且由流體輸出110所擷取之流體係例如可以一晶片外光學觀察裝備、一晶片外測定及/或其他分析設備作分析。
為了控制經過流體網路104的流體流且更一般地控制微流體裝置102的不同組件及功能，所繪示範例的範例微流體系統100係採用一控制器118。所繪示範例的控制器118係包括一處理器120，記憶體122，一泵模組124，一信號產生器126，及一信號分析器128。所繪示範例的泵模組124可使泵112能夠作選擇性及/或控制式啟動。例如，泵模組124可決定啟動泵112的一序列、選時及/或頻率，以精密地控制經過流體運送通路114且更一般地經過流體網路104的流體流及/或容積驅排。為了決定啟動泵112的序列、選時及/或頻率，泵模組124、處理器120及更一般地所繪示範例的控制器118係可從一主機系統諸如一電腦接收資料130。處理器120例如可在記憶體122中儲存資料130。資料130可諸如經由例如一電子、紅外線、光學、一有線連接、一無線連接、及/或其他通訊及/或資訊轉移路徑等通訊而被送到微流體系統100。在部分範例中，泵124及/或處理器120可例如從一位於流體網路104內的感測器接收流體流資訊，以決定用於啟動泵112之序列、選時及/或頻率。泵模組124、信號產生器126、信號分析器128且更一般地控制器118係可經由形成有微流體裝置102的一傳導層(例如一金層、一銅層)及/或引線而電性耦接至泵112及/或感測器裝備106。
所繪示範例的範例信號產生器126係提供電流至感測器裝備106。更確切地，感測器裝備106產生一電場以分析經由流體運送通路114流動於流體輸入108與流體輸出110之間的流體。例如，為了特徵化一設置於所繪示範例的感測器裝備106、流體輸入108中的樣本流體，當流體(例如細胞)移動橫越感測器裝備106時，信號分析器128係測量、偵測或感測由感測器裝備106所產生之電場的起伏、變異及/或變化(例如電場或電位差的擾動)。為了識別與流體相關聯之細胞的類型(例如細菌、病毒等的物種)，所繪示範例的信號分析器128可(例如經由比較器)比較電場中的所偵測變化(例如電場擾動)、以及例如從儲存在記憶體122中的一查閱表所獲得之預定數值。在部分範例中，與(例如來自感測器裝備106、一晶片外分析器等的)所分析流體相關聯的資訊係可被傳輸至控制器118以供進一步分析或識別。
所繪示範例的微流體系統100係包括一電源供應器132，以將電力提供至微流體裝置102、控制器118、感測器裝備106、泵112、及/或可身為微流體裝置102及/或微流體系統100的部份之其他電組件。例如，電源供應器132將電力提供至泵112，以啟動或引發經過流體運送通路114及感測器裝備106的流體流以產生一電場。
流體網路104、控制器118、微流體裝置102且更一般地微流體系統100之結構及組件係可利用積體電路微製造技術、諸如熱噴墨製造、電積成形、雷射燒蝕、異向性蝕刻、濺鍍、乾與濕蝕刻、光微影術、鑄造、模製、衝壓、機械加工、旋塗、層疊、3D列印、及/或其任何組合及/或任何其他微機電系統(亦即MEMS)，晶片或基體製造技術予以製造。以此方式，流體網路104可包括單一晶片或基體上之複數個感測器裝備106、複數個流體運送通路114及/或複數個泵112。例如，微流體裝置102可包括數百個及/或數千個流體運送通路及/或泵。在部分範例中，流體網路104可包括與流體運送通路114呈流體聯通的複數個泵112。此外，感測器裝備106及/或流體網路104可包括一包括一維、二維及/或三維拓樸結構之通路(例如流體運送通路114)。
圖2A描繪一包括感測器裝備106之範例微流體裝置200，感測器裝備106可用來實行一微流體系統 諸如例如圖1的微流體系統100。圖2B係為圖2A的範例微流體裝置200沿著線2B-2B所取之橫剖視圖。圖2C係為圖2A的範例微流體裝置200沿著線2C-2C所取之橫剖視圖。
參照圖2A-2C，所繪示範例的微流體裝置200係能夠操縱經過一流體網路202的流體(例如液體、生物流體)。例如，流體網路202可用來實行圖1的範例微流體網路104。為了流體性耦接流體網路202的一第一部分或一流體入口204與流體網路202的一第二部分或一流體出口206，所繪示範例的微流體網路202係包括一流體運送通路208。在部分範例中，第一部分及第二部分係可為與流體網路202的其他網路通路呈流體聯通之流體路徑或網路通路。在部分範例中，第一部分及第二部分係可為貯器、吐盂、腔穴等(例如用以儲存處於環境壓力的流體)。例如，第一部分可為圖1的流體輸入108，而第二部分可為圖1的流體輸出110。
為了移動或運送流體經過運送通路208，微流體裝置200採用一泵210(例如一流體致動器、一電阻器等)。更確切地，所繪示範例的泵210係位於與微流體裝置200的流體運送通路208呈流體聯通(例如被其界定)之一泵腔室212內側。為了引發經過流體運送通路208的流體流，所繪示範例的泵210係相對於流體運送通路208的一整體長度呈不對稱地定位(例如見圖2B)。所繪示範例的泵210係以奈米尺度形成以配合在流體運送通路208內。所繪示範例的泵210可為一流體致動器，其例如包括一可例如經由圖1的控制器118作控制之熱產生器或一電阻器。
為了偵測或分析一設置於流體入口204之流體樣本，所繪示範例的範例微流體裝置200係包括感測器裝備106。所繪示範例的感測器裝備106係與流體運送通路208呈流體聯通並位於流體入口204與流體出口206之間。特別地，所繪示範例的感測器裝備106係位於泵210上游。例如，感測器裝備106界定一晶片上流體裝置(例如晶片上感測器)以分析及/或獲得在流體流到流體出口206前之有關於流體的資訊。
所繪示範例的感測器裝備106係包括位於一感測器腔室218中之電極216。特別地，電極216及感測器腔室218係位於流體入口204的下游以及泵210的上游。操作中，例如，一控制器(例如圖1的控制器118)啟動泵210，以在一從流體入口204往流體出口206的方向220引發經過流體運送通路208的流體流(例如單向流體流)。隨著流體流過流體運送通路208，流體係在感測器腔室218中流動並橫越電極216。為了在流體位於感測器腔室218中之時提供一感測區，所繪示範例的電極216係產生一電場。特別地，一第一電極216a(例如從圖1的信號產生器126)接收電流，且一第二電極216b提供一信號(例如至圖1的信號分析器128)以例如當一流體流動橫越電極216時偵測或測量電場的變化。
所繪示範例的流體網路202係提供一三維拓樸結構(例如三維流體通路)。更確切地，所繪示範例的流體網路202係形成為一體部222(例如單元性體部或基體總成)，體部222係橫跨一底表面224與一上表面226、一第一端228以及一與第一端228相對的第二端230、及一第一側向邊緣232及一與第一側向邊緣232相對的第二側向邊緣234之間。例如，所繪示範例的流體運送通路208係始自於體部222的底表面224，移行朝向上表面226，側向地延伸朝向第二端230，在一往下方向繼續朝向底表面224及感測器腔室218，繼續往上朝向上表面226並繼續側向地朝向第二端230且來到泵腔室212。泵210將流體從泵腔室212驅出朝向經過體部222的上表面226所形成之流體出口206。
參照圖2B及2C，為了控制感測器腔室218及/或流體運送通路208的維度特徵(例如維度足跡)，體部222係形成為一基體總成236。如同就圖4-18所描述，所繪示範例的基體總成236具有多重的層，其包括一基底238、一中間部分240、及一環氧樹脂層242。如同就圖4-18所描述，流體入口204形成於基底238中，感測器腔室218形成於中間部分240中，且流體運送通路208形成於環氧樹脂層242中。
圖3係為圖2A-2C的範例感測器裝備106之立體圖。為了增強奈米或微米粒子的可偵測性，圖2A及2B的範例微流體裝置200之感測器腔室218可具有介於近似數奈米與近似數百微米之間的一維度包絡或輪廓。例如，降低範例感測器腔室218的維度足跡係比起一具有較大維度足跡的感測器腔室而言容許在一粒子與電極216之間具有一更大的接觸面積。易言之，感測器腔室218的維度足跡係造成電極216與一流體的奈米或微米粒子之間的較大表面曝露，其因此增強電極216的可偵測性。例如，所繪示範例的感測器腔室218可包括近似2微米與5微米之間的一第一維度特徵302(例如維度寬度)，近似3微米與5微米之間的一第二維度特徵304(例如維度深度或高度)，及近似5微米與15微米之間的一第三維度特徵306(例如維度長度)。在部分案例中，感測器腔室218的維度足跡藉由防止或限制比起感測器腔室218的維度足跡(例如第一維度特徵302或維度寬度)更大之粒子在一流體中通行來提供過濾能力。在部分範例中，第一及第二維度特徵302及/或304可大於5微米，且第三維度特徵306可大於10微米。
此外，所繪示範例的電極216係為三維電極(例如3D金感測器)，以增強奈米或微米粒子(例如細胞)在一流體中的可偵測性。例如，電極216的各者係具有擁有一維度寬度、一維度長度及一維度高度之感測器腔室218中的一部分310(例如一3D感測器)。例如，電極216的各者係具有一位於感測器腔室218中且與感測器腔室218的一底或下表面314(例如上方)呈偏移之上表面312。特別地，電極216係在相對於感測器腔室218中的一流體流方向308呈實質垂直之一方向產生感測器腔室218中的一電場。特別地，所繪示範例的電極216係例如由於感測器腔室218的第一維度特徵302而產生經過流體的一較均勻電場，其增強了隨著流體中的粒子(例如細胞)流過一感測區時之信號雜訊比。易言之，電極216之間近似小於2微米的一較小間隙或空間係增強一電場的產生及/或相對於流體流方向308的垂直性。結果，感測器裝備106係增強偵測由流動橫越電極216的流體中的粒子(例如次微米細胞)所造成之電場的擾動之精確度。電場中所測量的擾動係用來識別與會造成電場擾動的粒子或細胞相關聯之一疾病、病毒、細菌等。
圖4及5係為範例方法400及500的流程圖，且圖6-19係為用以製造本文揭露的一微流體網路(例如感測器裝備106)的一範例流體通路之範例方法及程序的示意繪示。例如，圖4-19的範例方法可用來製造或形成圖1的範例微流體系統100及/或圖2A、2B及3的微流體裝置200。特別地，圖4-19的方法可用來製造或形成本文揭露的感測器裝備106。圖6-19的所繪示範例係為沿著與圖2A的線2C-2C相似的一定向之橫剖視圖。
雖然已在圖4-19中繪示一用以形成一範例感測器裝備的範例方式，圖4-19所繪示步驟及/或程序中之一係可作組合、分割、重新排列、省略、消除及/或以任何其他方式實行。甚且，圖4-19的範例方法可對於圖4-19所繪示者以添加或取代方式包括程序及/或步驟，及/或可包括所繪示程序及/或步驟的任一項或全部中之不只一者。並且，雖然範例方法參照圖4-19所繪示的流程圖作描述，係可替代性使用用以形成一流體通路的許多其他方法或程序(例如圖1的流體網路104及/或圖2A-2C的流體網路202及/或感測器腔室218)。
為了利於討論範例方法400及500，將連同圖1、2A-2C及3的範例流體裝置200及圖6-19所繪示的範例方法來描述範例方法400及500。
參照圖4的範例方法400，方法400開始係蝕刻一中間層的一部分，以形成具有一基底層及中間層之一基體總成中的一感測器腔室(方塊402)。在部分範例中，基底層可由一第一材料構成，且中間層可由一與第一材料不同之第二材料構成。
在部分範例中，係在方塊402作蝕刻之前獲得或提供基體總成。在部分範例中，基體總成經由第一製造程序形成，且感測器腔室經由一與第一者不同的第二製造程序形成。在部分範例中，係與範例感測器腔室218及/或圖2A-2C的範例微流體裝置200之形成，同時地形成基體總成。在描述方塊402之形成感測器腔室的一範例之前，下文提供一基體總成的一範例形成。例如，圖6係提供一用以形成一基體總成之範例程序。
例如，參照圖6，可經由諸如例如熱噴墨製造程序及/或技術等微製造或MEMS製造程序或技術來獲得或形成一範例基體總成600。所繪示範例的基體總成600係包括一基底層602(例如形成圖2A-2C的基底238)。所繪示範例的基底層602可例如由矽(Si)、砷化鎵、鍺、石英、陶瓷諸如鋁土、鋁、氮化物低溫共燒陶瓷(low temperature cofired ceramics，簡稱LTCC)及高溫共燒陶瓷(high temperature cofired ceramics，簡稱HTCC)、金屬或玻璃等構成。在部分範例中，基底層602可為一矽晶圓。
為了形成感測器裝備106的感測器腔室218，所繪示範例的基體總成600係包括一中間層604(其例如界定圖2A-2C的中間部分240)。所繪示範例的中間層604係沉積於基底層602上。所繪示範例的中間層604係由與基底層602的材料不同之一材料構成。例如，所繪示範 例的中間層604可由矽酸四乙酯(下文稱為TEOS材料)構成，且基底層602可由矽構成。所繪示範例的中間層604係由一第一分離層606(例如TEOS材料的一第一層)及一第二分離層608(例如TEOS材料的一第二層)構成。在部分範例中，第一分離層606及第二分離層608的各者可具有近似1.5微米的維度厚度。
在所繪示範例中，一鈍化層610(例如一第一陶瓷層)係沉積於第一分離層606與第二分離層608之間。例如，所繪示範例的鈍化層610係可為碳化矽及/或任何其他適當的陶瓷材料或其他材料。為了在一蝕刻程序(例如濕蝕刻或乾蝕刻)期間提供一停止，一蓋層612(例如一第二陶瓷層)係沉積於所繪示範例的第二分離層608上。所繪示範例的蓋層612可例如為碳化矽、氮化矽及/或任何其他適當的陶瓷材料或其他材料。蓋層612可具有近似500埃(angstrom)與700埃之間的維度高度。鈍化層610及/或蓋層612可為介電材料的鈍化層，以提供對抗曝露於化學物之保護並降低製造期間的熱與機械應力。鈍化層610及/或蓋層612可例如經由電漿增強化學氣相沉積(PECVD)提供，以形成一個氮化矽(SiN)膜、接著係為一個碳化矽(SiC)膜。在部分範例中，圖4的範例方法400不包括鈍化層610及/或蓋層612。
參照圖4，在獲得基體總成600之後，係形成感測器腔室218(方塊402)。在部分範例中，感測器腔室218係被圖案化至圖3所繪示的特定維度特徵302、304及 306。圖7-9係提供一用以形成範例感測器腔室218之範例程序。
例如，參照圖7，為了提供一遮罩或一圖案以供蝕刻，一光阻層702係被施加(例如旋覆)在蓋層612及/或第二分離層608上。光阻層702可例如經由範例旋塗、電鍍、噴塗、一層疊乾膜程序或圖案化鍍覆等而被施加至蓋層612。光阻層702可為對於紫外光704(位於紫外頻譜或更短(<400nm)的波長)敏感的任何材料。在部分範例中，光阻層702係為一光可圖案化聚合物。光阻層702可為正或負。對於正光阻，將被移除之阻劑部分係曝露於一特定類型的光或輻射。在正阻劑中，光或輻射係改變阻劑的化學結構，使其變成更可溶並可被移除。經曝露的阻劑隨後例如經由一溶液被洗掉，僅留下未曝露於光或輻射的阻劑。負光阻以相反方式表現。曝露於光或輻射係改變了阻劑的化學結構，使其變得更難以溶解。在部分範例中，光阻材料可例如包括能夠在出現可見光、x射線、紫外光、直接寫入電子束曝露或其他形式輻射下作化學結構性變化之材料。部分範例光阻材料係可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醯亞胺、SU8等。
在圖7的所繪示範例中，光阻層702係為一正阻劑。在光阻層702沉積於蓋層612上之後，代表感測器腔室218的維度特徵(例如維度特徵302、304及306)之光阻層702的一部分706係曝露於光704，而光阻層702的一部分708則未曝露於光704。因此，代表感測器腔室218的一維 度特徵之光阻層702係在蝕刻中間層604之前受到遮罩。
參照圖8，曝露於光704之光阻層702的部分706係被移除，以形成一代表感測器腔室218的維度特徵之圖案或區域802。例如，代表感測器腔室218的維度特徵之光阻層702的部分706係被移除，以提供第二分離層608及蓋層612之一曝露的表面或區域802。光阻層702的未曝露部分708係保持沉積於蓋層612及/或第二分離層608上。
圖9繪示形成於第二分離層608中之感測器腔室218。為了界定感測器腔室218，蓋層612及第二分離層608的曝露區域802係被蝕刻除去到一所欲深度(例如圖3的維度特徵304)及/或直到鈍化層610為止，其提供一蝕刻停止。為了移除由曝露區域802所界定的材料，可採用一濕蝕刻程序或一乾蝕刻程序。例如，由曝露區域802所界定的蓋層612及第二分離層608係可經由一濕蝕刻程序例如利用氯化鐵、氯化銅或鹼性氨被移除。替代地，由曝露區域802所界定的蓋層612及第二分離層608係可利用乾蝕刻程序例如利用其中添加氮、氬、氦及/或其他氣體之諸如氟碳、氧、氯、三氯化硼等反應性氣體的一電漿被移除，其係移除由曝露區域802所界定之蓋層612及第二分離層608的部分。
在蝕刻期間，一液體(濕)或電漿(乾)化學劑係在未受光阻層702保護的區域中移除基體總成600的最上層。因此，光阻層702的未曝露部分708係保護蝕刻程序期間位於未曝露部分708底下的蓋層612及/或第二分離層 608。在蝕刻完成之後，光阻層702隨後從基體總成600被移除。在部分範例中，光阻材料係經由一用以氧化(灰化)光阻且利於其移除之含氧的電漿被移除。
所繪示範例的感測器腔室218係包括近似3微米與5微米之間的深度(例如圖3的維度特徵304)。可例如利用一蝕刻劑(例如諸如氫氧化鉀(KOH)等蝕刻材料)與一被蝕刻材料(例如第二分離層608的材料諸如TEOS)的蝕刻速率及蝕刻時間來控制感測器腔室218的深度。因此，所繪示範例之感測器腔室218的維度特徵302、304、306在製造期間受到精確地控制。
在所繪示範例中，感測器腔室218的一底表面902(例如處於圖9定向的一水平表面)係由第一分離層606及/或鈍化層610所界定，且感測器腔室218的側壁904(例如處於圖9的定向之實質垂直的壁)係由第二分離層608及/或蓋層612所界定。在部分範例中，鈍化層610界定感測器腔室218的底表面902。例如，在蝕刻程序期間，鈍化層610可提供一蝕刻停止以防止蝕刻穿過鈍化層610。
所繪示範例的感測器腔室218的側壁904係為實質地垂直(例如具有相對於垂直方向呈近似例如0.1與2度之間的略微斜坡)，且所繪示範例的底表面902相對於法向係為實質地水平(例如具有近似0.1與2度之間的略微斜坡)。例如，所繪示範例的感測器腔室218具有一矩形橫剖面。
參照圖4，圖4的方法400繼續係為感測器腔室218中之電極216的形成(例如第一電極216a及第二電極216b)(方塊404)。圖10-13係繪示一用以形成電極216的範例程序。
參照圖10，在部分範例中，為了保護感測器腔室218不受到劑或材料，一原子層沉積1002(下文稱為ALD層)係施加至感測器腔室218的側壁904及底表面902。例如，ALD層1002保護感測器腔室218對抗用以移除就圖14-19描述的一旋覆玻璃層1402(下文稱為SOG層)之例如濕蝕刻程序(例如側向氫氟酸濕蝕刻程序)期間所使用的劑或材料(例如氫氟酸)。ALD層1002係沉積於第二分離層608、感測器腔室218的側壁904及感測器腔室218的底表面902上。ALD層1002可為任何氫氟酸阻抗材料，諸如例如HfO2。在部分範例中，可能未提供ALD層1002。
參照圖11，為了利於一電傳導層1102(例如一金屬)與ALD層1002之間的結合，一結合層1104係沉積於ALD層1002上方。結合層1104可例如為鈦、鉻及/或任何其他材料，以利於傳導層1102與ALD層1002之間的黏著。結合層1104可具有近似1000埃與1500埃之間的高度。
在結合層1104沉積於ALD層1002上之後，所繪示範例的傳導層1102係沉積於結合層1104上方。特別地，所繪示範例的傳導層1102係界定圖2A、2B及3的範例感測器裝備106之電極216。所繪示範例的傳導層1102係為金。然而，在部分範例中，傳導層1102可為銅、鈦、鉑、 銀、及/或具有電傳導性質或特徵的任何其他金屬或材料。所繪示範例的傳導層1102係具有近似2000埃與3000埃之間的厚度。
參照圖12，為了提供一用於第一電極216a及第二電極216b之遮罩或圖案，一光阻層1202係旋覆於傳導層1102上。例如，為了形成感測器裝備106的電極216，光阻層1202係旋覆於傳導層1102上並(例如利用一UV光)遮罩或圖案化於傳導層1102上方。未覆蓋有光阻層1202之傳導層1102及/或結合層1104的曝露表面係經由蝕刻(例如一濕蝕刻程序)被移除，以從傳導層1102形成電極216。在部分範例中，結合層1104係為鈦且傳導層1102為金。在部分此等範例中，金層可例如以KOH被濕蝕刻近似30秒與45秒之間，且鈦層可被蝕刻近似5分鐘與6分鐘之間。在部分範例中，在第一電極216a及第二電極216b以光阻層1202被圖案化或遮罩之後，未受光阻層1202保護或覆蓋之傳導層1102、結合層2204及/或ALD層1002係被蝕刻。
參照圖13，在傳導層1102及/或結合層1104被蝕刻以及傳導層1102的剩餘部分形成電極216之後，如圖13所示，光阻層1202係從傳導層1102被移除。如圖13所示，傳導層1102將一硬遮罩提供至經由傳導層1102所覆蓋之結合層1104的部分，以防止位於傳導層1102之受到光阻層1202保護的部分底下之結合層1104被蝕刻。
參照圖4的方法400，流體運送通路208係形成為與感測器腔室218呈流體聯通(方塊406)。圖14-19繪 示一用以形成流體運送通路208的範例程序。為了形成流體運送通路208，係提供額外的層以建造基體總成600。例如，流體運送通路208係由一與基底層602的第一材料及中間層604的第二材料不同之第三材料(例如環氧樹脂、SU8)構成。為了支撐額外的層，基體總成600可塗覆有一支撐材料。
參照圖14，為了提供結構剛性及/或能夠將其他層添加至基體總成600，一旋覆玻璃層1402(例如下文稱為SOG層)係塗覆於基體總成600上方。SOG層1402可具有近似1微米與1.5微米之間的厚度。此外，所繪示範例的SOG層1402係為實質平面性(例如平坦)以降低不平整拓樸結構的程度並降低或消除感測器腔室218上的一碟凹效應(dishing effect)。所繪示範例的SOG層1402係為一可容易在圖19所示的微流體裝置200形成後被移除之可犧牲材料。例如，係提供所繪示範例的SOG層1402以能夠提供額外層以供形成流體運送通路208。特別地，SOG層1402係位於感測器腔室218中，重疊於用以界定電極216及蓋層612之傳導層1102。SOG層1402可以一可承受400℃的溫度且可從基體總成600被移除的材料形成。在部分範例中，傳導層1102、鈍化層610、蓋層612及/或在基體總成600的一上表面上所曝露之另一表面係可塗覆有SOG層1402。在基體總成600塗覆有SOG層1402之後，SOG層1402係被遮罩及圖案化。
例如，參照圖15，一光阻層1502係旋覆於SOG層1402上並被遮罩或圖案化(例如經由光微影術)以提供一SOG層1504蝕刻的圖案。覆蓋住SOG層1402之光阻層1502的圖案係具有感測器腔室218的維度特徵。例如，光阻層1502的圖案僅施加在位於感測器腔室218中之SOG層1402的一部分上方。因此，SOG層1402係被蝕刻以提供位於感測器腔室218中之SOG層1504。未覆蓋有光阻層1502之曝露的SOG層1402係例如經由蝕刻(例如濕蝕刻、乾蝕刻及/或其一組合)被移除。
例如，圖16繪示從基體總成600移除之曝露的SOG層1402，留下所導致的SOG層1504。在蝕刻後，用來遮罩或圖案化SOG層1504之光阻層1502係被移除。
參照圖17，為了電性密封及保護傳導層1102，一晶粒表面最適化層1702(下文稱為DSO層)係沉積於基體總成600上。DSO層1702係施加在傳導層1102、SOG層1504及蓋層612及/或第二分離層608的任何曝露部分上方。所繪示範例的DSO層1702可例如為鈦、碳化矽及/或任何其他介電材料。所繪示範例的DSO層1702可具有近似1500埃與2500埃之間的深度。
參照圖18，為了形成流體運送通路208，一環氧樹脂層1802係沉積於DSO層1702上。所繪示範例的環氧樹脂層1802係為一SU8材料。環氧樹脂層1802及/或DSO層1702的部分可被遮罩或圖案化及蝕刻，以例如形成流體出口206、泵腔室212等。
參照圖19，SOG層1504隨後從感測器腔室218被移除。SOG層1704可例如經由濕蝕刻被移除。例如，基體總成600可浸入一酸(例如氫氟酸、一緩衝氧化物蝕刻(例如BOE))中，以移除感測器腔室218內的SOG層1504。SOG層1504的移除係使感測器腔室218設有電極216，例如如同圖2A、2B及3所示。例如，所繪示範例的環氧樹脂層1802係位於(例如延伸於)感測器腔室218上方。環氧樹脂層1802係界定與(例如流體耦接至)感測器腔室218呈流體聯通的流體運送通路208。此外，為了提供基底層602中的流體入口204，一孔1902係可例如經由鑽製程序形成經過基底層602。泵腔室212、泵210、流體出口206及/或流體網路202且更一般來說微流體裝置200的任何其他部分之形成，係可與圖6至19所示程序中的一者或多者同時地形成，以例如形成基體總成236及/或體部222。
圖5的範例方法500提供一用以形成圖1、2A-2C及3的範例感測器裝備106及/或微流體裝置200之替代方法。參照圖5，方法500開始係蝕刻中間層604，以形成基體總成之中間層604中的感測器腔室218(方塊502)。在部分範例中，該方法係包括獲得具有基底層602及中間層604之基體總成600。在部分範例中，基體總成600可利用熱噴墨製造技術形成。在部分範例中，中間層604可蝕刻有近似2微米與5微米之間的寬度。然而，在部分範例中，中間層604可蝕刻有大於5微米的寬度。傳導層1102隨後係沉積於感測器腔室218中(方塊504)。電極216經由傳導層1102蝕刻於感測器腔室218中(方塊506)。感測器腔室218係塗覆有SOG層1504(方塊508)。在部分範例中，DSO層1702沉積於電極216及SOG層1504上。環氧樹脂層1802係沉積於SOG層1504上，以形成與感測器腔室218呈流體聯通之流體運送通路208(方塊510)。SOG層1504隨後從感測器腔室218被移除。
圖6-19的範例方法400及500及/或範例程序係可以微製造程序及技術實行。例如本文所描述的「微製造」係有關於利用傳統微製造技術被用來製造多種不同基體上之奈米及/或微米尺寸的形貌體之程序。本文所描述的微製造的程序係可包括一程序或程序的組合，諸如例如光微影術，熱噴墨製造技術，積體電路微製造技術，濕蝕刻，乾蝕刻，異向性蝕刻，旋塗，電積成形或電鍍，雷射燒蝕，濺鍍，化學沉積，電漿沉積，表面修改，注射模製，熱浮雕，熱塑性熔合結合，使用黏劑的低溫結合，衝壓，機械加工，3D列印，層疊，及/或常用來製造MEMS(微機電系統)或半導體裝置的任何其他程序。此外，本文揭露的範例流體通路可利用積體電路熱噴墨製造程序及/或技術作實行，藉此提供一相對小的形狀因子(form factor)及低成本裝備。
圖20係為一能夠執行控制一機器的指令之範例處理器架構2000之方塊圖，其係能夠進行可用來實行範例方法400及500及/或圖6-19的範例程序之上述微製造程序及/或技術。處理器架構2000可例如為一伺服器，一個人電腦，一行動裝置(例如一行動電話，智慧型手機，平板電腦諸如iPadTM )，一個人數位助理(PDA)，一網際網路器具，或任何其他類型的運算裝置。
例如，可實行方法400、方法500及/或圖6-19的程序以經由編碼指令2032來控制一機器。處理器2012可包括一範例層施加控制器2001，一範例蝕刻控制器2003，一範例光控制器2005，及/或一範例溫度控制器2007。例如，層施加控制器2001係可控制基體總成600的形成，光阻層702、1202及1502、ALD層1002、傳導材料1102、結合層1104、SOG層1402、DSO層1702、及/或環氧樹脂層1802的施加。蝕刻控制器2003係可控制感測器腔室218(例如圖6-9)、電極216(例如圖12-13)、及/或SOG層1504的蝕刻。所繪示範例的光控制器2005可控制一在遮罩期間施加光704之光源(例如圖7、12及15)。溫度控制器2007可控制一材料在基體總成600形成期間的溫度。
所繪示範例的處理器架構2000係包括一處理器2012。所繪示範例的處理器2012係為硬體。例如，處理器2012可藉由來自任何所欲家族或製造商的一或多個積體電路、邏輯電路、微處理器或控制器實行。
所繪示範例的處理器2012係包括一區域記憶體2013(例如一快取記憶體)。所繪示範例的處理器2012係經由一匯流排2018而與一包括一依電性記憶體2014及一非依電性記憶體2016之主記憶體呈聯通。依電性記憶體2014可由同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)、動態隨機存取記憶體(DRAM)、RAMBUS動態隨機存取記憶體(RDRAM)及/或任何其他類型的隨機存取記憶體裝置實行。非依電性記憶體2016可由快閃記憶體及/或任何其他所欲類型的記憶體裝置實行。主記憶體2014、2016的存取係由一記憶體控制器作控制。
所繪示範例的處理器架構2000亦包括一介面電路2020。介面電路2020可由任何類型的介面標準諸如一乙太網路介面、一通用序列匯流排(USB)、及/或一PCI快速介面實行。
在所繪示範例中，一或多個輸入裝置2022係連接至介面電路2020。輸入裝置2022准許一使用者將資料及命令輸入至處理器2012中。輸入裝置可例如藉由一麥克風、一攝影機(靜態或視訊)、一鍵盤、一鈕、一滑鼠、一觸控螢幕、一觸控板、一軌跡球、等點(isopoint)及/或一聲音辨識系統實行。
一或多個輸出裝置2024亦連接至所繪示範例的介面電路2020。輸出裝置2024可例如藉由顯示裝置(例如一發光二極體(LED)，一有機發光二極體(OLED)，一液晶顯示器，一陰極射線管顯示器(CRT)，一觸控螢幕，一觸覺輸出裝置，一印表機及/或揚聲器)實行。所繪示範例的介面電路2020因此係包括一圖形驅動器卡，一圖形驅動器晶片或一圖形驅動器處理器。
所繪示範例的介面電路2020亦包括一通訊裝置，諸如一發送器，一接收器，一收發器，一數據機及/或網路介面卡，以利於經由一網路2026(例如一乙太網路連接、一數位用戶線路(DSL)、一電話線、同軸纜線、一蜂巢式電話系統等)而與外部機器(例如任何種類的運送裝置)交換資料。
所繪示範例的處理器架構2000亦包括一或多個大量儲存裝置2028以供儲存軟體及/或資料。此等大量儲存裝置2028的範例係包括軟碟片，硬碟機，光碟片，藍光碟片，RAID系統，及數位多用途碟片(DVD)。
編碼指令2032係可被儲存在大量儲存裝置2028中、依電性記憶體2014中、非依電性記憶體2016中、及/或一可移除實體電腦可讀儲存媒體諸如一CD或DVD上。
從上文可瞭解：上文揭露的方法、裝備及製造物件係增高一微流體系統的效能。特別地，本文揭露的範例微流體裝置及/或流體通路係藉由控制一感測器腔室的一維度特徵或足跡來增強粒子(例如細胞)的可偵測性。例如，本文揭露的一感測器腔室之一維度特徵係可為近似2微米。因為一諸如SU8等材料無法形成有2微米的維度特徵，並不能從傳統製造程序形成近似小於5微米之一感測器腔室的維度特徵。例如，SU8材料係限於不小於近似5微米的維度特徵。在部分案例中，以一SU8材料形成感測器腔室係可能在製造期間造成感測器腔室的壁崩潰。因此，用以製造範例流體網路的範例製造方法係就圖4-19作描述，能夠使感測器腔室形成有近似2微米的第一維度特徵(例如維度寬度)，藉此增高感測器的可偵測性。係開發上述範例方法及裝備，以致力降低參照用於生物及/或生化應用的一微流體裝置之一流體網路的一感測器腔室之一維度包絡。
至少部分的上述範例係包含包括但不限於下列各者的至少一形貌體及/或利益：
在部分範例中，一方法係包括蝕刻一中間層的一部分，以形成一基體總成中的一感測器腔室，其中基體總成係包括一基底層及該中間層。在部分此等範例中，基底層包含一第一材料，且中間層包含一與第一材料不同的第二材料。在部分此等範例中，該方法包括形成感測器腔室中的一第一電極及一第二電極。在部分此等範例中，該方法包括形成一與感測器腔室呈流體聯通之流體運送通路。在部分此等範例中，流體運送通路係包含一與第一材料及第二材料不同的第三材料。
在部分範例中，該方法包括提供中間層作為一與一第二分離層相鄰之第一分離層。
在部分範例中，該方法包括將一鈍化層沉積於第一分離層上且一蓋層沉積於第二分離層上。
在部分範例中，該方法包括將一旋覆玻璃層旋覆於基體總成上。
在部分範例中，該用以形成流體運送通路之方法係包括將一環氧樹脂層沉積於旋覆玻璃層及基體總成上。
在部分範例中，該方法包括在環氧樹脂層沉積於旋覆玻璃材料上之後，從感測器腔室移除旋覆玻璃材料。
在部分範例中，蝕刻中間層的部分以形成感測器腔室係包括蝕刻中間層中的近似3微米與5微米之間的深度，以及蝕刻中間層中的近似2微米與5微米之間的寬度。
在部分範例中，該方法係包括形成感測器腔室中的第一電極及第二電極，包括將一傳導層沉積於基體總成上及感測器腔室內，遮罩或圖案化第一電極及第二電極，以及蝕刻傳導層。
在部分範例中，一方法係包括蝕刻一基體總成的一中間層以形成中間層中的一感測器腔室，基體總成具有基底層及中間層。在部分此等範例中，該方法包括將一傳導層沉積於感測器腔室內。在部分此等範例中，該方法包括經由傳導層蝕刻感測器腔室中的至少二個電極。在部分此等範例中，該方法包括將感測器腔室塗覆有一旋覆玻璃層。在部分此等範例中，該方法係包括及將一環氧樹脂層沉積於旋覆玻璃層上方，以形成一與感測器腔室呈流體聯通之流體運送通路。
在部分範例中，該方法包括中間層中的感測器腔室之蝕刻，包括將中間層蝕刻有近似2微米與5微米之間的寬度、及近似3微米與5微米之間的深度。
在部分範例中，該方法包括在環氧樹脂沉積於旋覆玻璃材料上之後，從感測器腔室移除旋覆玻璃材料。
在部分範例中，一用以形成供微流體裝置用的感測器裝備之方法係包括形成一基體總成，該基體總成具有：一基底層，其由一第一材料構成；一第一分離層，其沉積於基底層上，該第一分離層由一第二材料形成；一鈍化層，其位於第一分離層上；一第二分離層，其沉積於鈍化層上；及一蓋層，其沉積於第二分離層上。在部分此等範例中，該方法包括蝕刻蓋層及第二分離層以界定一感測器腔室。在部分此等範例中，該方法包括將一電傳導層沉積於蓋層及感測器腔室上。在部分此等範例中，該方法包括蝕刻電傳導層的部分，以界定位於感測器腔室中的一第一電極及一第二電極。在部分此等範例中，該方法包括使電傳導層、位於感測器腔室中的鈍化層、及蓋層塗覆有一旋覆玻璃層。在部分此等範例中，該方法包括蝕刻除去旋覆玻璃層，但位於感測器腔室中之旋覆玻璃層除外。在部分此等範例中，該方法包括將一晶粒表面最適化層沉積於電傳導層、旋覆玻璃層、及蓋層上。在部分此等範例中，該方法包括將一環氧樹脂層沉積於晶粒表面最適化層上方。在部分此等範例中，該方法包括從感測器腔室內移除旋覆玻璃層。
在部分範例中，該方法包括在蝕刻蓋層及第二分離層之前，將一第一光阻層旋覆於蓋層上及將一感測器腔室圖案遮罩於蓋層上方。
在部分範例中，該方法包括在將電傳導層沉積於蓋層及感測器腔室上之前，將一結合層沉積於蓋層及第二分離層上方，而界定感測器腔室。
在部分範例中，該方法包括在該感測器腔室形成之後及沉積電傳導層之前，將一原子層沉積層沉積於蓋層、鈍化層、或第二分離層的壁中之至少一者上，而界定感測器腔室。
在部分範例中，該方法包括在蝕刻電傳導層的部分之前，將一第二光阻層旋覆於電傳導層上以及遮罩一第一電極圖案及一第二電極圖案。
在部分範例中，該方法包括在蝕刻旋覆玻璃之前，將一第三光阻層旋覆於電傳導層上及遮罩一旋覆玻璃感測器腔室圖案。
在部分範例中，一微流體裝置係包括形成於一基體總成的一中間層中之一感測器腔室。在部分此等範例中，基體總成具有一基底層及中間層，其中基底由一第一材料構成且中間層由一與第一材料不同的第二材料構成。在部分此等範例中，一第一電極及一第二電極係位於感測器腔室中。在部分此等範例中，一流體運送通路與感測器腔室呈流體聯通，其中流體運送通路包括一與第一材料及第二材料不同的第三材料。
在部分範例中，中間層具有一與一第二分離層相鄰之第一分離層。
在部分範例中，感測器腔室具有近似3微米與5微米之間的深度，及近似2微米與5微米之間的寬度。
如同此描述開始所言，圖示及上文所述的範例係繪示而非限制本揭示。可產生並實行其他形式、細節及範例。因此，上文描述不應被詮釋成限制下列申請專利範圍所界定之本揭示的範圍。
雖然本文已經揭露特定的範例方法、裝備及製造物件，此專利案的涵蓋範圍不在此限。相反地，此專利案係涵蓋合理落在此專利案的申請專利範圍的範疇內之所有方法、裝備及製造物件。
100‧‧‧微流體系統102,200‧‧‧微流體裝置104,202‧‧‧流體網路106‧‧‧感測器裝備108‧‧‧流體輸入110‧‧‧流體輸出112,210‧‧‧泵114,208‧‧‧流體運送通路118‧‧‧控制器120,2012‧‧‧處理器122‧‧‧記憶體124‧‧‧泵模組126‧‧‧信號產生器128‧‧‧信號分析器130‧‧‧電腦接收資料132‧‧‧電源供應器204‧‧‧流體入口206‧‧‧流體出口212‧‧‧泵腔室216‧‧‧電極216a‧‧‧第一電極216b‧‧‧第二電極218‧‧‧感測器腔室220‧‧‧從流體入口往流體出口的方向222‧‧‧體部224‧‧‧底表面226‧‧‧上表面228‧‧‧第一端230‧‧‧第二端232‧‧‧第一側向邊緣234‧‧‧第二側向邊緣236,600‧‧‧基體總成238‧‧‧基底240‧‧‧中間部分242,1802‧‧‧環氧樹脂層302‧‧‧第一維度特徵304‧‧‧第二維度特徵306‧‧‧第三維度特徵308‧‧‧流體流方向
310‧‧‧感測器腔室中的部分
312‧‧‧上表面
314‧‧‧感測器腔室的底或下表面
400,500‧‧‧方法
402,404,406,502,504,506,508,510‧‧‧方塊
604‧‧‧中間層
610‧‧‧鈍化層
612‧‧‧蓋層
602‧‧‧基底層
606‧‧‧第一分離層
608‧‧‧第二分離層
702,1202,1502‧‧‧光阻層
704‧‧‧紫外光
706‧‧‧曝露於光之光阻層的部分
708‧‧‧光阻層的未曝露部分
802‧‧‧圖案或區域/曝露區域
902‧‧‧感測器腔室的底表面
904‧‧‧感測器腔室的側壁
1002‧‧‧原子層沉積/ALD層
1102‧‧‧傳導材料/電傳導層
1104‧‧‧結合層
1504,1704‧‧‧SOG層
1402‧‧‧旋覆玻璃層/SOG層
1702‧‧‧DSO層/晶粒表面最適化層
1902‧‧‧孔
2000‧‧‧處理器架構
2001‧‧‧層施加控制器
2003‧‧‧蝕刻控制器
2005‧‧‧光控制器
2007‧‧‧溫度控制器
2012‧‧‧處理器
2013‧‧‧區域記憶體
2014‧‧‧依電性記憶體
2016‧‧‧非依電性記憶體
2018‧‧‧匯流排
2020‧‧‧介面電路
2022‧‧‧輸入裝置
2024‧‧‧輸出裝置
2026‧‧‧網路
2028‧‧‧大量儲存裝置
2032‧‧‧編碼指令
圖1係為根據本文揭露的教示所建構之一具有一範例感測器裝備之範例微流體系統的方塊圖；圖2A係為根據此揭示的教示所建構之一具有一範例感測器裝備之範例微流體裝置的平面圖；圖2B描繪圖2A的範例微流體裝置沿著線2B-2B所取之橫剖視圖；圖2C描繪圖2A的範例微流體裝置沿著線2C-2C所取之橫剖視圖；圖3係為圖2A-2C的範例微流體裝置之立體圖；圖4係為繪示一用以形成本文揭露的一範例感測器裝備之範例方法的流程圖；圖5係為繪示一用以形成本文揭露的一範例感測器裝備之範例方法的另一流程圖；圖6-19描繪處於一用以製造圖2A-2C及3的範例感測器裝備之範例方法的階段之一裝置；圖20係為一範例處理器架構的方塊圖，其能夠執行機器可讀指令用以實行圖4-19的範例方法或程序以形成根據此揭示的教示之一範例微流體裝置。
在圖式及伴隨的書面描述中將盡可能採用相同編號來指稱相同或相似的元件。
200‧‧‧微流體裝置
202‧‧‧流體網路
106‧‧‧感測器裝備
206‧‧‧流體出口
208‧‧‧流體運送通路
210‧‧‧泵
212‧‧‧泵腔室
216‧‧‧電極
218‧‧‧感測器腔室
220‧‧‧從流體入口204往流體出口206的方向
222‧‧‧體部
224‧‧‧底表面
226‧‧‧上表面
228‧‧‧第一端
230‧‧‧第二端
236‧‧‧基體總成
238‧‧‧基底
240‧‧‧中間部分
242‧‧‧環氧樹脂層

Claims (15)

  1. 一種形成感測器裝備之方法，其包含：蝕刻一中間層的一部分，以形成一基體總成中的一感測器腔室，該基體總成具有一基底層及該中間層，該基底層包含一第一材料且該中間層包含與該第一材料不同的一第二材料；形成該感測器腔室中的一第一電極及一第二電極，用以產生橫越該感測器腔室之一電場；及形成與該感測器腔室呈流體聯通之一流體運送通路，該流體運送通路包含與該第一材料及該第二材料不同的一第三材料。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括提供該中間層作為與一第二分離層相鄰之一第一分離層。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包括將一鈍化層沉積於該第一分離層上且將一蓋層沉積於該第二分離層上。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含將一旋覆玻璃層施加在該基體總成上。
  5. 如請求項4之方法，其中該流體運送通路的形成係包括將一環氧樹脂層沉積於該旋覆玻璃層及該基體總成上。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包括在該環氧樹脂層沉積於旋覆玻璃材料上之後，從該感測器腔室移除該旋覆玻璃層。
  7. 如請求項1之方法，其中蝕刻該中間層的一部分以形成該感測器腔室係包括在該中間層中蝕刻近似3微米與5微米之間的一深度、及在該中間層中蝕刻近似2微米與5微米之間的一寬度。
  8. 如請求項1之方法，其中形成該感測器腔室中的該第一電極及該第二電極係包括將一傳導層沉積於該基體總成上及該感測器腔室內，遮罩或圖案化該第一電極及該第二電極，以及蝕刻該傳導層以提供位於該感測器腔室中的一三維第一電極及一三維第二電極。
  9. 一種形成感測器裝備之方法，其包含：蝕刻一中間層的一部分，以形成一基體總成中的一感測器腔室，該基體總成具有一基底層及該中間層；將一傳導層沉積於該感測器腔室內；經由該傳導層蝕刻該感測器腔室中的至少二個電極，用以產生橫越該感測器腔室之一電場；將該感測器腔室塗覆有一旋覆玻璃層；及將一環氧樹脂層沉積於該旋覆玻璃層上，以形成與該感測器腔室呈流體聯通之一流體運送通路。
  10. 如請求項9之方法，其中該中間層中的該感測器腔室之該蝕刻係包括將該中間層蝕刻有近似2微米與5微米之間的一寬度，及近似3微米與5微米之間的一深度。
  11. 如請求項9之方法，其進一步包括在該環氧樹脂層沉積於該旋覆玻璃層上之後，從該感測器腔室移 除該旋覆玻璃層。
  12. 一種用以形成供微流體裝置用的感測器裝備之方法，該方法包含：形成一基體總成，其具有：一基底層，其由一第一材料構成；一第一分離層，其沉積於該基底層上，該第一分離層由一第二材料形成；一鈍化層，其位於該第一分離層上；一第二分離層，其沉積於該鈍化層上；及一蓋層，其沉積於該第二分離層上；蝕刻該蓋層及該第二分離層，以界定一感測器腔室；將一電傳導層沉積於該蓋層及該感測器腔室上；蝕刻該電傳導層的部分，以界定位於該感測器腔室中的一第一電極及一第二電極，用以產生橫越該感測器腔室之一電場；使該電傳導層、位於該感測器腔室中的該鈍化層、及該蓋層塗覆有一旋覆玻璃層；蝕刻除去該旋覆玻璃層，但位於該感測器腔室中之該旋覆玻璃層除外；將一晶粒表面最適化層沉積於該電傳導層、該旋覆玻璃層、及該蓋層上；將一環氧樹脂層沉積於該晶粒表面最適化層上方；及從該感測器腔室內移除該旋覆玻璃層。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包括在蝕刻 該蓋層及該第二分離層之前，將一第一光阻層旋覆於該蓋層上以及將一感測器腔室圖案遮罩於蓋層上方。
  14. 如請求項12之方法，其進一步包括在將該電傳導層沉積於該蓋層及該感測器腔室上之前，將一結合層沉積於界定該感測器腔室的該蓋層及該第二分離層上方。
  15. 如請求項12之方法，其進一步包括在該感測器腔室形成之後及沉積該電傳導層之前，將一原子層沉積層沉積於界定該感測器腔室的該蓋層、該鈍化層、或該第二分離層的壁中之至少一者上。
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