微流体致动器的制造方法与流程

1.本案关于一种微流体致动器的制造方法，尤指一种使用1p6m(p代表ploy层，m代表metal层)或2p4m(p代表ploy层，m代表metal层)制程搭配微机电半导体制程的微流体致动器的制造方法。背景技术：2.随着科技的日新月异，微流体致动器的应用上亦愈来愈多元化，举凡工业应用、生医应用、医疗保健、电子散热等等，甚至近来热门的穿戴式装置皆可见它的踨影，可见传统的微流体致动器已渐渐有朝向装置微小化、流量极大化的趋势。3.然而，目前微流体致动器虽然持续地改良使其微小化，但仍旧无法突破毫米等级进而将泵缩小到微米等级，因此如何将泵缩小到微米等级并且将其完成为本案所欲发明的主要课题。技术实现要素：4.本案的主要目的是提供一种微流体致动器的制造方法，以1p6m或2p4m制程制造，微流体致动器使用半导体薄膜制作，用以传输流体。因此，将薄膜腔体的深度控制在非常浅的范围时，仍可增加微流体致动器作动时的流体压缩比。5.本案的一广义实施态样为一种微流体致动器的制造方法，包含以下步骤：提供一基板，该基板为一完成1p6m/2p4m制程的基板；沉积一第一保护层于该基板的一第一表面上；沉积一致动区于该第一保护层上，该致动区更包含：依序沉积一下电极层、沉积一压电致动层以及沉积一上电极层；以及通过光刻干式蚀刻部分该第一保护层，产出至少一第一保护层流道。附图说明6.图1a至图1c为本案微流体致动器的制造方法的流程示意图。图2a至图2b为本案微流体致动器的下阀区与上阀区的不同态样示意图。图3a至图3c为本案微流体致动器的致动区与主要区的不同态样正视图。图4a至图4g为本案微流体致动器的第一实施例的制造方法示意图。图4h为本案微流体致动器的第一实施例的不同态样示意图。图5a至图5f为本案微流体致动器的第二实施例的制造方法示意图。图5g及图5h为本案微流体致动器的第二实施例的不同态样示意图。图6a至图6g为本案微流体致动器的第三实施例的制造方法示意图。图6h为本案微流体致动器的第三实施例的不同态样示意图。7.附图标记说明101、102、201、202、203、301、302：微流体致动器10：下阀区11：下部干膜层111a、111b：下部干膜流道区12：下部阀层121：下阀盖13：下部阀孔层131：下阀通道20a、20b、20c：主要区21：基板211a、211b：基板硅流道22：二氧化硅层221a、221b：二氧化硅流道23a、23b：第一多晶硅层23c：pop结构2311：第一多晶硅震动区2312a、2312b：第一多晶硅流道区2321：第一多晶硅2322：氧化区2323：第二多晶硅2324：pop流道区24a、24b、24c：主结构2411：1p6m氧化层结构2412：1p6m钨结构2413：1p6m金属结构2414：1p6m氧化层中段2415：1p6m金属层中段2416：omo结构2417：omo流道区2421：2p4m氧化层结构2422：2p4m钨结构2423：2p4m金属结构2424：2p4m氧化层中段2425：2p4m金属层中段25：第一保护层251：第一保护层流道26：腔体30：致动区32：下电极层33：压电致动层34：上电极层40：上阀区41：上部干膜层411：上部干膜流道区42：上部阀孔层421：上阀通道43：上部阀层431：上阀盖s11～s17、s21～s26、s31～s37：微流体致动器的制造方法的步骤具体实施方式8.体现本案特征与优点的实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。9.一种微流体致动器的制造方法，包含以下步骤：提供一基板21，该基板21为一完成1p6m制程的基板；沉积一第一保护层25于该基板21的一第一表面上；沉积一致动区30于该第一保护层25上，该致动区30更包含：依序沉积一下电极层32、沉积一压电致动层33以及沉积一上电极层34；以及通过光刻干式蚀刻部分该第一保护层25，产出至少一第一保护层流道251。更包含以下步骤：通过湿式蚀刻部分该基板21的一主结构24a，产出一腔体26以及产出一第一多晶硅流道区2312a，但未蚀刻该主结构24a的一1p6m氧化层中段2414区域；使用反应离子蚀刻(reactive-ion etching，rie)部分该基板21的一第二表面，产出至少一基板硅流道211a；以及使用干式蚀刻部分一二氧化硅层22，产出至少一二氧化硅流道221a。更包含以下步骤：组装一下阀区10于该基板21的该第二表面下，以及组装一上阀区40于该第一保护层25上。10.请参阅图1a、图3a以及图4a至图4g，于本案第一实施例第一态样中，将说明本案微流体致动器101的制造方法。如步骤s11以及图4a所示，提供一基板21，基板21为一完成1p6m(p代表ploy层，m代表metal层)制程的基板，其中，基板21是经由硅基板、一二氧化硅层22、一第一多晶硅层23a、一主结构24a依序制程堆叠而成。沉积一第一保护层25于基板21的一第一表面上(即，上表面)，从而定义为一主要区20a。值得注意的是，第一保护层25的材料可以是二氧化硅或氮化硅，但不以此为限，于其他实施例中第一保护层25的材料可依制程需求调整。如步骤s12以及图4b所示，沉积一致动区30于第一保护层25上，致动区30更包含：依序沉积一下电极层32、沉积一压电致动层33以及沉积一上电极层34。值得注意的是，于本案第一实施例中，致动区30的数量为一组，但不以此为限，于其他实施例中，致动区30设置的数量与位置可依设计需求调整。如步骤s13以及图4c所示，通过光刻干式蚀刻部分第一保护层25，产出至少一第一保护层流道251，其中，干式蚀刻可以为一反应离子蚀刻(reactive-ion etching，rie)或感应耦合等离子(inductively coupled plasma，icp)蚀刻，但不以此为限，于其他实施例中，干式蚀刻的方式可依设计需求而变更。如步骤s14以及图4d所示，通过湿式蚀刻部分基板21的一主结构24a，产出一腔体26以及产出一第一多晶硅流道区2312a，但未蚀刻主结构24a的一1p6m氧化层中段2414区域。其中，主结构24a是经由1p6m制程，预先于至少一氧化层结构2411、至少一1p6m钨结构2412、至少一1p6m金属结构2413、一1p6m氧化层中段2414等结构上，形成相对应的图案化结构。值得注意的是，于本案第一实施例中，1p6m钨结构2412、1p6m金属结构2413堆叠的数量为六组，但不以此为限，于其他实施例中，1p6m钨结构2412、1p6m金属结构2413堆叠的数量可依设计需求调整。此外，值得注意的是，湿式蚀刻的蚀刻剂可以为一硫酸，但不以此为限，于其他实施例中，湿式蚀刻的方式可依设计需求而变更。如步骤s15以及图4e所示，使用反应离子蚀刻(reactive-ion etching，rie)部分该基板21的一第二表面(即，下表面)，产出至少一基板硅流道211a。如步骤s16以及图4f所示，使用干式蚀刻部分一二氧化硅层22，产出至少一二氧化硅流道221a，其中，干式蚀刻可以为一氢氟酸(hf)气体蚀刻，但不以此为限，于其他实施例中，干式蚀刻的方式可依设计需求而变更。如步骤s17以及图4g所示，组装一下阀区10于该基板21的该第二表面下，以及组装一上阀区40于该第一保护层25上。11.请参阅图2a，为第一态样的下阀区10与上阀区40示意图，下阀区10具有一下部干膜层11、一下部阀层12以及一下部阀孔层13，并依序往下堆叠。下部干膜层11具有至少一下部干膜流道区111a。下部阀层12具有至少一下阀盖121。下部阀孔层13具有至少一下阀通道131。上阀区40具有一上部干膜层41、一上部阀孔层42以及一上部阀层43，并由致动区30依序往上堆叠。上部干膜层41具有至少一上部干膜流道区411。上部阀孔层42具有至少一上阀通道421。上部阀层43具有至少一上阀盖431。请参阅图2b，为第二态样的下阀区10与上阀区40示意图，本案不同态样的下阀区10与上阀区40的差异处，仅在于第一态样的下部干膜流道区111a与第二态样的下部干膜流道区111b的位置不同，其位置可配合基板硅流道。值得注意的是，于本案任一实施例或任一态样中，下阀区10以及上阀区40的设置可依设计需求而增减，但不以此为限，于其他实施例或态样中，下阀区10或是上阀区40的设置亦可依设计需求而增减。12.请参阅图4h，为微流体致动器102第一实施例第二态样，与第一实施例第一态样的差异处在于：主结构24a的1p6m氧化层中段2414区域更包含有一1p6m金属层中段2415。主结构24a是经由1p6m制程，预先于至少一氧化层结构2411、至少一1p6m钨结构2412、至少一1p6m金属结构2413、一1p6m氧化层中段2414、一1p6m金属层中段2415等结构上，形成相对应的图案化结构。值得注意的是，于本案第一实施例中，1p6m金属层中段2415的设置可依设计需求而增减，但不以此为限，于其他实施例或态样中，1p6m金属层中段2415的设置亦可依设计需求而增减。13.一种微流体致动器的制造方法，包含以下步骤：提供一基板21，该基板21为一完成1p6m制程的基板；沉积一第一保护层25于该基板21的一第一表面上；沉积一致动区30于该第一保护层25上，该致动区30更包含：依序沉积一下电极层32、沉积一压电致动层33以及沉积一上电极层34；以及通过光刻干式蚀刻部分该第一保护层25，产出至少一第一保护层流道251。更包含以下步骤：通过湿式蚀刻部分该基板21的一主结构24b，产出一腔体26，但未蚀刻该主结构24b的一1p6m氧化层中段2414区域；以及使用反应离子蚀刻(reactive-ion etching，rie)部分该基板21的一第二表面，产出至少一基板硅流道211b、至少一二氧化硅流道221b以及至少一第一多晶硅流道区2312b。更包含以下步骤：组装一下阀区10于该基板21的该第二表面下，以及组装一上阀区40于该第一保护层25上。14.请参阅图1b、图3b以及图5a至图5f，于本案第二实施例第一态样中，将说明本案微流体致动器201的制造方法。如步骤s21以及图5a所示，提供一基板21，基板21为一完成1p6m(p代表ploy层，m代表metal层)制程的基板，其中，基板21是经由硅基板、一二氧化硅层22、一第一多晶硅层23b、一主结构24b依序制程堆叠而成。沉积一第一保护层25于基板21的一第一表面上(即，上表面)，从而定义为一主要区20b。其中，第一多晶硅层23b是由至少一第一多晶硅2321以及至少一氧化区2322组合而成。值得注意的是，第一保护层25的材料可以是二氧化硅或氮化硅，但不以此为限，于其他实施例中第一保护层25的材料可依制程需求调整。如步骤s22以及图5b所示，沉积一致动区30于第一保护层25上，致动区30更包含：依序沉积一下电极层32、沉积一压电致动层33以及沉积一上电极层34。值得注意的是，于本案第一实施例中，致动区30的数量是为一组，但不以此为限，于其他实施例中，致动区30设置的数量与位置可依设计需求调整。如步骤s23以及图5c所示，通过光刻干式蚀刻部分第一保护层25，产出至少一第一保护层流道251，其中，干式蚀刻可以为一反应离子蚀刻(reactive-ion etching，rie)或感应耦合等离子(inductively coupled plasma，icp)蚀刻，但不以此为限，于其他实施例中，干式蚀刻的方式可依设计需求而变更。如步骤s24以及图5d所示，通过湿式蚀刻部分基板21的一主结构24b，产出一腔体26，但未蚀刻主结构24b的一1p6m氧化层中段2414区域。其中，主结构24b是经由1p6m制程，预先于至少一氧化层结构2411、至少一1p6m钨结构2412、至少一1p6m金属结构2413、一1p6m氧化层中段2414、至少一对omo(oxide-metal-oxide)结构2416、一omo流道区2417等结构上，形成相对应的图案化结构。值得注意的是，于本案第二实施例中，1p6m钨结构2412、1p6m金属结构2413堆叠的数量为六组，但不以此为限，于其他实施例中，1p6m钨结构2412、1p6m金属结构2413堆叠的数量可依设计需求调整。此外，值得注意的是，湿式蚀刻的蚀刻剂可以为一硫酸，但不以此为限，于其他实施例中，湿式蚀刻的方式可依设计需求而变更。如步骤s25以及图5e所示，使用反应离子蚀刻(reactive-ion etching，rie)部分该基板21的一第二表面(即，下表面)，产出至少一基板硅流道211b、至少一二氧化硅流道221b以及至少一第一多晶硅流道区2312b。如步骤s26以及图5f所示，组装一下阀区10于该基板21的第二表面下，以及组装一上阀区40于第一保护层25上。15.请参阅图5g，是为微流体致动器202第二实施例第二态样，与第二实施例第一态样的差异处在于：主结构24b的1p6m氧化层中段2414区域更包含有一1p6m金属层中段2415。主结构24b是经由1p6m制程，预先于至少一氧化层结构2411、至少一1p6m钨结构2412、至少一1p6m金属结构2413、一1p6m氧化层中段2414、一1p6m金属层中段2415、至少一对omo(oxide-metal-oxide)结构2416、一omo流道区2417等结构，形成相对应的图案化结构。值得注意的是，于本案第二实施例中，1p6m金属层中段2415的设置可依设计需求而增减，但不以此为限，于其他实施例或态样中，1p6m金属层中段2415的设置亦可依设计需求而增减。16.请参阅图5h，为微流体致动器203第二实施例第三态样，与第二实施例第一态样的差异处在于：在湿式蚀刻部分基板21的主结构24b的步骤中，亦未蚀刻主结构24b的一氧化区2322，换言之，介于基板硅流道211b之间的第一多晶硅2321有被氧化区2322所包覆。主结构24b是经由1p6m制程，预先于至少一氧化层结构2411、至少一1p6m钨结构2412、至少一1p6m金属结构2413、一1p6m氧化层中段2414、一1p6m金属层中段2415、至少一对omo(oxide-metal-oxide)结构2416、一omo流道区2417等结构上，形成相对应的图案化结构。17.一种微流体致动器的制造方法，包含以下步骤：提供一基板21，该基板21为一完成2p4m制程的基板；沉积一第一保护层25于该基板21的一第一表面上；沉积一致动区30于该第一保护层25上，该致动区30更包含：依序沉积一下电极层32、沉积一压电致动层33以及沉积一上电极层34；以及通过光刻干式蚀刻部分该第一保护层25，产出至少一第一保护层流道251。更包含以下步骤：通过湿式蚀刻部分该基板21的一主结构24c，产出一腔体26，但未蚀刻该主结构24c的一2p4m氧化层中段2424区域；使用反应离子蚀刻(reactive-ion etching，rie)部分该基板21的一第二表面，产出至少一基板硅流道211a；以及使用干式蚀刻部分一二氧化硅层22，产出至少一二氧化硅流道221a。更包含以下步骤：组装一下阀区10于该基板21的该第二表面下，以及组装一上阀区40于该第一保护层25上。18.请参阅图1c、图3c以及图6a至图6g，于本案第三实施例第一态样中，将说明本案微流体致动器301的制造方法。如步骤s31以及图6a所示，提供一基板21，基板21是为一完成2p4m(p代表ploy层，m代表metal层)制程的基板，其中，基板21是经由硅基板、一二氧化硅层22、一pop(poly-oxide-poly)结构23c、一主结构24c依序制程堆叠而成。沉积一第一保护层25于基板21的一第一表面上(即，上表面)，从而定义为一主要区20c。其中，pop结构23c是由至少一第一多晶硅2321、至少一氧化区2322、至少一第二多晶硅2323以及一pop流道区2324组合而成。值得注意的是，第一保护层25的材料可以是二氧化硅或氮化硅，但不以此为限，于其他实施例中第一保护层25的材料可依制程需求调整。如步骤s32以及图6b所示，沉积一致动区30于第一保护层25上，致动区30更包含：依序沉积一下电极层32、沉积一压电致动层33以及沉积一上电极层34。值得注意的是，于本案第三实施例中，致动区30的数量是为一组，但不以此为限，于其他实施例中，致动区30设置的数量与位置可依设计需求调整。如步骤s33以及图6c所示，通过光刻干式蚀刻部分第一保护层25，产出至少一第一保护层流道251，其中，干式蚀刻可以为一反应离子蚀刻(reactive-ion etching，rie)或感应耦合等离子(inductively coupled plasma，icp)蚀刻，但不以此为限，于其他实施例中，干式蚀刻的方式可依设计需求而变更。如步骤s34以及图6d所示，通过湿式蚀刻部分基板21的一主结构24c，产出一腔体26以及一pop流道区2324，但未蚀刻主结构24c的一2p4m氧化层中段2424区域。其中，主结构24c是经由2p4m制程，预先于至少一2p4m氧化层结构2421、至少一2p4m钨结构2422、至少一2p4m金属结构2423、一2p4m氧化层中段2424等结构上，形成相对应的图案化结构。值得注意的是，于本案第三实施例中，2p4m钨结构2422、2p4m金属结构2423堆叠的数量为四组，但不以此为限，于其他实施例中，2p4m钨结构2422、2p4m金属结构2423堆叠的数量可依设计需求调整。此外，值得注意的是，湿式蚀刻的蚀刻剂可以为一硫酸，但不以此为限，于其他实施例中，湿式蚀刻的方式可依设计需求而变更。如步骤s35以及图6e所示，使用反应离子蚀刻(reactive-ion etching，rie)部分该基板21的一第二表面(即，下表面)，产出至少一基板硅流道211a。如步骤s36以及图6f所示，使用干式蚀刻部分一二氧化硅层22，产出至少一二氧化硅流道221a，其中，干式蚀刻可以为一氢氟酸(hf)气体蚀刻，但不以此为限，于其他实施例中，干式蚀刻的方式可依设计需求而变更。如步骤s37以及图6g所示，组装一下阀区10于该基板21的该第二表面下，以及组装一上阀区40于该第一保护层25上。19.请参阅图6h，是为微流体致动器302第三实施例第二态样，与第三实施例第一态样的差异处在于：主结构24c的2p4m氧化层中段2424区域更包含有一2p4m金属层中段2425。主结构24c是经由2p4m制程，预先于至少一2p4m氧化层结构2421、至少一2p4m钨结构2422、至少一2p4m金属结构2423、一2p4m氧化层中段2424、一2p4m金属层中段2425等结构上，形成相对应的图案化结构。值得注意的是，于本案第三实施例中，2p4m金属层中段2425的设置可依设计需求而增减，但不以此为限，于其他实施例或态样中，2p4m金属层中段2425的设置亦可依设计需求而增减。20.本案提供一微流体致动器的制造方法，主要以1p6m或2p4m制程搭配微机电半导体制程来完成的，并且借由施加不同相位电荷的驱动电源于上电极层以及下电极层，使得致动区带动第一多晶硅层的第一多晶硅震动区产生上下位移，进而达到流体传输，极具产业的利用价值，依法提出申请。21.本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。