膜，可以用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法再在芯片表面淀積大致I微米厚氮化硅膜，從而在硅片表面形成疊層結(jié)構(gòu)的介電質(zhì)薄膜。
[0032]液體芯片的微電子微機(jī)械加工工藝流程如圖4所示，芯片材料是硅片202，硅片表面有二氧化硅層201。具體的加工步驟和加工順序依次體現(xiàn)在圖4中(I)到(6)的圖中，依次是:(1)進(jìn)液面涂光刻膠203，用第五塊掩膜版暴光和顯影形成圖形，刻蝕二氧化硅；(2)去光刻膠后在進(jìn)液面進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕，刻蝕硅片一個(gè)深度；(3)出液面涂光刻膠204，用第六塊掩膜版暴光和顯影形成圖形，刻蝕二氧化硅；(4)去膠后在出液面涂光刻膠205，用第七塊掩膜版暴光和顯影形成圖形，在出液面進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕，刻蝕硅片直至穿孔207，208 ; (5)去光刻膠后在出液面進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕，刻蝕硅片一個(gè)深度206，使在出液面的出液孔處形成管狀電噴霧噴針209 ; (6)硅片去二氧化硅，然后用熱氧化在表面形成大致2.5微米厚二氧化娃介電質(zhì)薄膜210。
[0033]以上加工的氣體芯片和液體芯片鍵合而成電噴霧芯片；鍵合時(shí)用硅片上的對準(zhǔn)標(biāo)記精確對準(zhǔn)，使液體芯片上的電噴霧針套入氣體芯片中的出氣穿孔，并盡量使電噴霧針與穿孔同軸；鍵合采用粘合劑鍵合；圖5是鍵合示意圖。
[0034]如圖6所示，在進(jìn)液面上的進(jìn)液孔208處淀積導(dǎo)電薄膜電極221，以使流入液體芯片的液體與導(dǎo)電薄膜電極221接觸，被加上一個(gè)電勢。在氣體芯片表面上的一處，去掉介電質(zhì)薄膜，淀積導(dǎo)電薄膜電極220使與氣體芯片的硅片材料電接觸；氣體芯片被加上另一個(gè)電勢；這個(gè)電勢與加在液體上的電勢之差即為器件的電噴霧工作電壓；這個(gè)電壓在器件的電噴霧噴針209的噴口處形成足夠強(qiáng)電場，拉出帶電液滴產(chǎn)生電噴霧，氣體從進(jìn)氣孔207進(jìn)入經(jīng)過氣體通道216從出氣穿孔213流出形成輔助氣流。
[0035]為了更加直觀地展示本發(fā)明的微流控電噴霧芯片器件的結(jié)構(gòu)，圖7、圖8和圖9是芯片的三維示意圖。
[0036]圖7 (a)是氣體芯片的上視圖；圖7 (b)是氣體芯片的下視圖。圖中可見所述出氣穿孔213、在出氣面上的出氣穿孔所在的一個(gè)區(qū)域垂直于出氣面刻蝕的一個(gè)深度214和在進(jìn)氣面上的凹槽216。
[0037]圖8 (a)是液體芯片的上視圖；圖8 (b)是液體芯片的下視圖。圖中可見出液面上的管狀電噴霧噴針209、制作在液體芯片上的進(jìn)氣孔207、為了形成管狀電噴霧噴針而在圍繞出液口的一個(gè)區(qū)域沿垂直于所述液體芯片的方向刻蝕的一個(gè)深度206和位于進(jìn)液面上的進(jìn)液孔208。
[0038]圖9是液體芯片和氣體芯片鍵合后的電噴霧芯片圖，以及電噴霧噴針處的放大圖。圖中可見所述氣體芯片中的出氣穿孔213、伸出于出氣穿孔的電噴霧噴針209和在氣體芯片的出氣面上的出氣穿孔所在的一個(gè)區(qū)域垂直于出氣面刻蝕的一個(gè)深度214。
[0039]以上對本發(fā)明的器件的結(jié)構(gòu)和制作工藝的所有具體描述，都只是為了形象和直觀地展示本發(fā)明，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人士可在不超出本發(fā)明的權(quán)利要求范圍和權(quán)利要求精神的前提下對以上描述作出改動。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.在一種微流控電噴霧芯片器件，其特征在于:其包括相互鍵合的液體芯片和氣體芯片，所述液體芯片在與所述氣體芯片鍵合的一面上設(shè)置有電噴霧噴針、另一面上開有與所述電噴霧噴針流體相通的進(jìn)液孔，所述氣體芯片表面覆蓋介電質(zhì)薄膜，所述氣體芯片上開有出氣穿孔和凹槽，所述電噴霧噴針套于所述出氣穿孔內(nèi)，所述電噴霧噴針與所述出氣穿孔的內(nèi)壁之間留有間隙，所述凹槽一端連通所述出氣穿孔、另一端連通設(shè)置于所述液體芯片上或所述氣體芯片上或所述液體芯片與所述氣體芯片鍵合后的界面上的進(jìn)氣孔，所述液體芯片上設(shè)置有第一電極結(jié)構(gòu)，所述氣體芯片上設(shè)置有第二電極結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控電噴霧芯片器件，其特征在于:所述液體芯片包括進(jìn)液面和出液面，所述進(jìn)液面與所述出液面的夾角在O度到30度，所述進(jìn)液孔設(shè)置于所述進(jìn)液面，所述電噴霧噴針設(shè)置于所述出液面，所述電噴霧噴針的噴口為出液口，所述電噴霧噴針為管狀噴針、且與所述出液面成90度± 10度夾角，所述管狀噴針由圍繞出液口的一個(gè)區(qū)域沿垂直于所述液體芯片的方向刻蝕形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控電噴霧芯片器件，其特征在于:所述氣體芯片包括進(jìn)氣面和出氣面，所述進(jìn)氣面與所述出氣面的夾角在O度到30度，所述氣體芯片的進(jìn)氣面與所述液體芯片相互鍵合，所述出氣穿孔與所述進(jìn)氣面成90度± 10度夾角，所述進(jìn)氣面上刻蝕有所述凹槽。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控電噴霧芯片器件，其特征在于:管狀的所述電噴霧噴針外徑小于所述出氣穿孔的內(nèi)徑，所述電噴霧噴針與所述出氣穿孔同軸布置，所述電噴霧噴針穿過出氣穿孔、且電噴霧噴針的噴口外露于所述出氣穿孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控電噴霧芯片器件，其特征在于:所述液體芯片與所述氣體芯片鍵合使所述液體芯片上的所述電噴霧噴針套入所述氣體芯片的出氣穿孔中、并且使所述氣體芯片上的凹槽形成連接所述出氣穿孔與所述進(jìn)氣孔的氣體通道。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微流控電噴霧芯片器件，其特征在于，所述進(jìn)氣孔是位于所述液體芯片與所述氣體芯片鍵合后的邊沿由鍵合而在界面形成的孔，或者是所述液體芯片上的一個(gè)穿孔，或者是所述氣體芯片上的一個(gè)穿孔，氣體在壓力作用下從所述進(jìn)氣孔流入，經(jīng)過所述氣體通道從所述電噴霧噴針與所述出氣穿孔內(nèi)壁之間的間隙流出，形成電噴霧的輔助氣流。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控電噴霧芯片器件，其特征在于:所說液體芯片上的第一電極結(jié)構(gòu)給進(jìn)入所述液體芯片的液體加上一個(gè)電勢，所述第一電極結(jié)構(gòu)是由導(dǎo)電芯片材料制成的液體芯片本身，或者是置于由絕緣芯片材料制成的液體芯片的表面上位于所述進(jìn)液孔處的導(dǎo)電薄膜，或者是置于表面覆蓋介電質(zhì)薄膜的所述液體芯片的表面上位于所述進(jìn)液孔處的導(dǎo)電薄膜，或者是置于液體進(jìn)入所述進(jìn)液孔之前的流路中與液體接觸的導(dǎo)電體。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控電噴霧芯片器件，其特征在于:所述氣體芯片材料為電的導(dǎo)體或半導(dǎo)體，所述氣體芯片表面覆蓋有電絕緣的介電質(zhì)薄膜，所述第二電極結(jié)構(gòu)設(shè)置于去掉所述介電質(zhì)薄膜的氣體芯片上并與所述氣體芯片導(dǎo)電接觸。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控電噴霧芯片器件，其特征在于:對應(yīng)所述電噴霧噴針一側(cè)、距離所述電噴霧噴針的噴頭一定距離處設(shè)置有第三電極結(jié)構(gòu)。10.一種微流控電噴霧芯片器件的制作方法，其特征在于:其包括以下步驟， (1)氣體芯片的加工和液體芯片的加工: 氣體芯片的微電子微機(jī)械加工方法包括:在表面帶有二氧化娃層的娃圓片的一面用光刻技術(shù)形成圖形，刻蝕二氧化硅；再用光刻技術(shù)形成圖形，用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)技術(shù)刻蝕硅片一個(gè)深度，去膠后再刻蝕一個(gè)深度形成凹槽；在這面上用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)鍍二氧化硅膜；再在另一個(gè)面上用光刻技術(shù)形成圖形，刻蝕二氧化硅；然后再用光刻技術(shù)形成圖形，用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻穿硅片形成穿孔；去膠后再用深反應(yīng)離子刻蝕硅片，在穿孔所在的一個(gè)區(qū)域刻蝕一個(gè)深度；最后用熱氧化方法和低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法在芯片表面形成絕緣的介電質(zhì)薄膜； 液體芯片的微電子微機(jī)械加工方法包括:在表面帶有二氧化娃層的娃圓片的一面用光刻技術(shù)形成圖形，刻蝕二氧化硅；光刻膠后用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕硅片一個(gè)深度；再在另一個(gè)面用光刻技術(shù)形成圖形，刻蝕二氧化硅；再用光刻技術(shù)形成圖形，用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕硅片直至穿孔；去光刻膠后再用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕硅片一個(gè)深度，使在出液面的出液孔處形成管狀電噴霧噴針；最后用熱氧化方法在芯片表面形成絕緣的介電質(zhì)薄膜； (2)氣體芯片的有凹槽一面與液體芯片有電噴霧噴針一面進(jìn)行鍵合形成微流控電噴霧芯片；鍵合時(shí)用硅片上的對準(zhǔn)標(biāo)記精確對準(zhǔn)，使液體芯片上的電噴霧噴針套入氣體芯片中的穿孔。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電噴霧器件，具體為一種微流控電噴霧芯片器件及制作方法，其提供緊貼電噴霧噴針的更加均勻的輔助氣流，用獨(dú)特的電極結(jié)構(gòu)保證噴針器件的電噴霧均勻性，克服了不均勻性問題，制作方法方便地實(shí)現(xiàn)電噴霧芯片器件的制作，微流控電噴霧芯片器件包含液體芯片）和氣體芯片，液體芯片包含傳導(dǎo)液體的通道、電噴霧噴針，氣體芯片包含傳導(dǎo)氣體的凹槽和第二電極結(jié)構(gòu)，液體芯片和氣體芯片鍵合形成微流控電噴霧芯片器件，制作方法包括以下步驟：氣體芯片的加工和液體芯片的加工，氣體芯片的有凹槽一面與液體芯片有電噴霧噴針一面進(jìn)行鍵合形成微流控電噴霧芯片；鍵合時(shí)用硅片上的對準(zhǔn)標(biāo)記精確對準(zhǔn)，使液體芯片上的電噴霧噴針套入氣體芯片中的穿孔。
【IPC分類】H01J49/16, H01J9/00
【公開號】CN105047520
【申請?zhí)枴緾N201510299992
【發(fā)明人】李 杰
【申請人】楊金金
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月5日