有源矩阵数字微流控芯片基板及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种有源矩阵数字微流控芯片基板及其制作方法，包括基板和设置在基板上的晶体管；晶体管的源极、源极引出线、漏极、漏极引出线同层设置于基板上，源极和源极引出线为一体成型结构，漏极和漏极引出线也为一体成型结构，有源层设置于源极和漏极之间；位于源极、源极引出线、漏极、漏极引出线和有源层上表面涂覆有绝缘层，绝缘层上表面设置有栅极引出线，位于有源层位置处设置有栅极，栅极和栅极引出线为一体成型结构；栅极和栅极引出线上表面涂覆有介电层，介电层上表面涂覆有疏水层。本发明专利技术避免了传统有源矩阵数字微流控芯片基板采取底栅结构的源级、漏极在制作时对有源层蚀刻的影响，大大提高了晶体管器件的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
有源矩阵数字微流控芯片基板及其制作方法
本专利技术涉及数字微流控
，尤其是涉及一种有源矩阵数字微流控芯片基板及其制作方法。
技术介绍
随着MEMS技术的发展，介电润湿数字微流控技术已取得在其加工技术以及微流体操控方面的重大进展，其可实现液滴的配发、转移、混合、分离等处理且能同时对多个液滴进行不同操作，可以将生物、医学等分析过程的样品制备、反应、检测等操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，全自动完成分析全过程，具有试剂消耗较少，检测时间短，灵敏度及集成度高等优点，开始在生物、医学及化学分析等领域展现出巨大优势并得到了广泛关注与应用。目前，传统的有源矩阵数字微流控芯片基板采用底栅晶体管结构，即栅极设置在底层。然而，底栅晶体管结构设计存在结构复杂，数据信号线对液滴驱动影响较大且器件性能不稳定的问题。同时，底栅晶体管结构的有源矩阵数字微流控芯片基板，在制作时至少需要4道光刻工艺，每道光刻工艺都需要膜层沉积、涂胶、光刻、显影、蚀刻、剥离工序，加工过程复杂，生产成本较高。中国专利号CN210279192U、名称为《一种数字微流控芯片基板及数字微流控芯片》公开了一种数字微流控芯片基板，该基板相较传统的有源矩阵数字微流控芯片基板优化了结构，但其还是底栅晶体管结构及多膜层设计，并没有避免背沟道蚀刻对晶体管器件稳定性的影响。这是因为底栅结构的工艺路线依次是在基板上制备栅极→绝缘层→有源层→源、漏极→介电层→疏水层，其中在制备源、漏极（金属层）时通常采用湿法蚀刻，以源、漏极是铜材料为例，当蚀刻液对有源层上方的铜金属薄膜进行湿刻后，裸露的有源层（沟道）会残留铜离子，铜离子的存在增大薄膜晶体管的漏电流，使输出特性曲线发生变化，影响器件的性能。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种有源矩阵数字微流控芯片基板，本专利技术另一目的是提供该有源矩阵数字微流控芯片基板的制作方法。为实现上述目的，本专利技术可采取下述技术方案：本专利技术所述有源矩阵数字微流控芯片基板，包括基板和设置在所述基板上的晶体管；所述晶体管的源极、源极引出线、漏极、漏极引出线同层设置于基板上，所述源极和源极引出线为一体成型结构，所述漏极和漏极引出线也为一体成型结构，有源层设置于源极和漏极之间；位于所述源极、源极引出线、漏极、漏极引出线和有源层上表面涂覆有绝缘层，所述绝缘层上表面设置有栅极引出线，位于有源层位置处设置有栅极，所述栅极和栅极引出线为一体成型结构；栅极和栅极引出线上表面涂覆有介电层，所述介电层上表面涂覆有疏水层。设置在所述基板上的所述晶体管为多个，多个晶体管按照矩阵排列布置。所述源极引出线沿横向布置在所述基板上，所述栅极引出线沿所述绝缘层列向布置。本专利技术所述有源矩阵数字微流控芯片基板的制作方法，包括下述步骤：步骤1，在所述基板上通过物理气相沉积工艺沉积第一金属薄膜；第一金属薄膜的材料选择为铬或铜，优选导电性优良的铜,膜层厚度300nm；步骤2，通过光刻工艺在所述第一金属薄膜上制作出所述源极、源极引出线、漏极、漏极引出线和位于源极与漏极之间的沟槽；步骤3，在所述沟槽内通过气相沉积工艺沉积一层氧化铟镓锌或非晶硅；氧化铟镓锌或非晶硅层的厚度为120nm；步骤4，通过光刻工艺在沟槽内制作出所述有源层；步骤5，通过化学气象沉积工艺在源极、源极引出线、漏极、漏极引出线和有源层上表面沉积所述绝缘层；绝缘层厚度为500nm，材料选择为氮氧化硅或氮化硅，优选氮化硅，这是因为其应用较广泛，工艺成熟；步骤6，通过物理气象沉积工艺在绝缘层上表面沉积第二金属薄膜；所述第二金属薄膜的材料选择为铬、铝、钛或铜，优选导电性优良的铜,膜厚300nm。步骤7，通过光刻工艺在第二金属薄膜上制作出所述栅极、栅极引出线；步骤8，在栅极、栅极引出线上表面沉积所述介电层；介电层材料选择为氮化硅、或派瑞林，优选氮化硅，确保其与绝缘层有良好的结合力，膜厚1000nm；步骤9，在所述介电层上涂覆或者沉积所述疏水层，疏水层的厚度为3000nm。本专利技术优点在于：1，避免了传统有源矩阵数字微流控芯片基板采取底栅结构的源级、漏极在制作时对有源层蚀刻的影响，大大提高了晶体管器件的稳定性；2，源极引出线、漏极引出线紧邻基板而远离疏水层（液滴位于疏水层上），避免了源极引出线、漏极引出线在加载信号时的电压对液滴驱动的影响，使得液滴驱动更加流畅；3，本结构设计简单，避免了漏极和漏极引出线之间的连接需要在绝缘层上开设过孔，减少了繁琐的沉积、曝光、蚀刻等工艺步骤，缩短了生产周期、提高了产品质量，降低了生产成本；4，本有源矩阵数字微流控芯片的绝缘层和介电层采用同类材料，一方面提高膜层结合力，另一方面提高了膜层的击穿电压。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术所述多个晶体管按照矩阵排列布置的局部原理示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。如图1、2所示，本专利技术所述有源矩阵数字微流控芯片基板，包括基板1和设置在基板上的多个晶体管2；多个晶体管2按照矩阵排列布置。每个晶体管2的源极3、源极引出线3.1、漏极4、漏极引出线4.1同层设置于基板1上，源极3和源极引出线3.1为一体成型结构，源极引出线3.1沿横向布置在基板1上，漏极4和漏极引出线4.1也为一体成型结构，有源层5设置于源极3和漏极4之间；位于源极3、源极引出线3.1、漏极4、漏极引出线4.1和有源层5上表面涂覆有绝缘层6，绝缘层6上表面设置有栅极引出线7.1，绝缘层6上表面位于有源层5位置处设置有栅极7，栅极7和栅极引出线7.1为一体成型结构，栅极引出线7.1沿绝缘层6列向布置；栅极7和栅极引出线7.1上表面涂覆有介电层8，介电层8上表面涂覆有疏水层9。本专利技术所述有源矩阵数字微流控芯片基板的制作方法，包括下述步骤：步骤1，在基板1上通过物理气相沉积工艺沉积第一金属薄膜；第一金属薄膜的材料选择为铬或铜，优选导电性优良的铜,膜层厚度300nm；步骤2，通过光刻工艺在第一金属薄膜上制作出源极3、源极引出线3.1、漏极4、漏极引出线4.1和位于源极3与漏极4之间的沟槽；步骤3，在沟槽内通过气相沉积工艺沉积一层氧化铟镓锌或非晶硅；氧化铟镓锌或非晶硅层的厚度为120nm；步骤4，通过光刻工艺在沟槽内制作出有源层5；步骤5，通过化学气象沉积工艺在源极3、源极引出线3.1、漏极4、漏极引出线4.1和有源层5上表面沉积绝缘层6；绝缘层6厚度为500nm，材料选择为氮氧化硅或氮化硅，优选氮化硅，这是因为其应用较广泛，工艺成熟；步骤6，通过物理气象沉积工艺在绝缘层6上表面沉积第二金属薄膜；第二金属薄膜的材料选择为铬、铝、钛或铜，优选导电性优良的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源矩阵数字微流控芯片基板，包括基板和设置在所述基板上的晶体管；其特征是：所述晶体管的源极、源极引出线、漏极、漏极引出线同层设置于基板上，所述源极和源极引出线为一体成型结构，所述漏极和漏极引出线也为一体成型结构，有源层设置于源极和漏极之间；位于所述源极、源极引出线、漏极、漏极引出线和有源层上表面涂覆有绝缘层，所述绝缘层上表面设置有栅极引出线，位于有源层位置处设置有栅极，所述栅极和栅极引出线为一体成型结构；栅极和栅极引出线上表面涂覆有介电层，所述介电层上表面涂覆有疏水层。/n

【技术特征摘要】
1.一种有源矩阵数字微流控芯片基板，包括基板和设置在所述基板上的晶体管；其特征是：所述晶体管的源极、源极引出线、漏极、漏极引出线同层设置于基板上，所述源极和源极引出线为一体成型结构，所述漏极和漏极引出线也为一体成型结构，有源层设置于源极和漏极之间；位于所述源极、源极引出线、漏极、漏极引出线和有源层上表面涂覆有绝缘层，所述绝缘层上表面设置有栅极引出线，位于有源层位置处设置有栅极，所述栅极和栅极引出线为一体成型结构；栅极和栅极引出线上表面涂覆有介电层，所述介电层上表面涂覆有疏水层。


2.根据权利要求1所述有源矩阵数字微流控芯片基板，其特征是，设置在所述基板上的所述晶体管为多个，多个晶体管按照矩阵排列布置。


3.根据权利要求1或2所述有源矩阵数字微流控芯片基板，其特征是，所述源极引出线沿横向布置在所述基板上，所述栅极引出线沿所述绝缘层列向布置。


4.一种权利要求1所述有源矩阵数字微流控芯片基板的制作方法，其特征是，包括下述步骤：
步骤1，在所述基板上通过物理气相沉积工艺沉积第一金属薄膜；
步骤2，通过光刻工艺在所述第一金属薄膜上制作出所述源极、源极引出线、漏极、漏极引出线和位于源极与漏极之间的沟槽；
步骤3，在所述沟槽内通过气相沉积工艺沉积一层氧化铟镓锌或非晶硅；
步骤4，通过光刻工艺在沟槽内制作出所述有源层；

【专利技术属性】
技术研发人员：霍亚洲，杨柳青，吴玥，张东锋，刘聪，王超，
申请(专利权)人：安图实验仪器郑州有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41