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상부 기판 및 하부 기판이 결합되어 미소 유체에 대한 온도 및 생화학적 반응을 제어하는 저전력형 미소 열순환 소자에 있어서, 상기 상부 기판은, 유체가 유입 및 유출되는 입구 및 출구; 반응이 일어나도록 유체를 한정하는 반응 챔버; 및 상기 입구 및 출구와 상기 반응 챔버를 연결하는 유로를 포함하고, 상기 하부 기판은, 상기 하부 기판 상에 형성되며, 상기 하부 기판 중 소정 영역을 뒷면에서 식각하여 주변부와 열적으로 고립되는 절연성 가열박막; 상기 절연성 가열박막 상에 형성되며 상기 반응 챔버를 가열하는 가열 수단; 상기 절연성 가열박막 상에 형성되며 상기 반응 챔버의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 상기 가열 수단 및 온도 센서를 감싸는 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력형 미소 열순환 소자
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제1 항에 있어서, 상기 절연성 가열박막은, Si3N4, SiO2, Si3N4/SiO2/Si3N4 또는 SiO2/Si3N4/SiO2로 이루어지고, 두께는 0
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제1 항에 있어서, 상기 가열 수단 및 온도 센서는, 상기 반응 챔버 내부에 형성되는 전극 배선 및 상기 전극 배선과 연결되며 상기 상부 기판 외부에 형성되는 전극 패드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저전력형 미소 열순환 소자
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제1 항에 있어서, 상기 가열 수단 및 온도 센서는, 금속, 다결정 실리콘, 다결정 GaAs, 다결정 SiGe, 금속산화물 또는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저전력형 미소 열순환 소자
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제1 항에 있어서, 상기 하부 기판은, 상기 절연성 가열박막 상에 형성되며 상기 절연층 외부로 노출되고, 상기 반응 챔버 내의 생화학적 물질을 감지하기 위한 미소 감지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력형 미소 열순환 소자
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제1 항에 있어서, 상기 하부 기판은, 상기 반응 챔버 내의 생화학적 물질을 감지하기 위한 미소 감지 전극을 더 포함하고, 상기 미소 감지 전극은 상기 절연층 상에 형성되고, 상기 미소 감지 전극을 감싸는 제2 절연층이 상기 절연층 위에 형성되어 있고, 상기 미소 감지 전극은 상기 제2 절연층 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 저전력형 미소 열순환 소자
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제1 항에 있어서, 상기 상부 기판은, 상기 반응 챔버의 말단에 유체의 이동을 정지시키기 위한 유동 정지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력형 미소 열순환 소자
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가열 수단, 온도 센서, 미소 감지 전극, 절연성 가열박막 및 절연층을 포함하는 하부 기판과 입구, 출구, 반응 챔버 및 유로를 포함하는 상부 기판을 형성하는 단계; 및 상기 상부 기판 및 하부 기판을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 항에 의한 저전력형 미소 열순환 소자의 제조방법
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제8 항에 있어서, 상기 하부 기판을 형성하는 방법은, 실리콘 기판의 상부에는 상기 절연성 가열박막을 증착하고, 하부에는 제1 절연막을 증착하는 단계; 상기 제1 절연막 중 상기 실리콘 기판이 제거되는 부분을 정의하는 영역을 선택적으로 식각하는 단계; 상기 절연성 가열박막의 상부에 도전층을 증착하고 식각하여 상기 가열 수단, 온도 센서 및 미소 감지 전극을 형성하는 단계; 전체 구조 상부에 제2 절연막을 증착하고 식각하여 상기 미소 감지 전극을 노출시키고, 상기 가열 수단, 온도 센서 및 미소 감지 전극의 전극 패드 부분을 형성하는 단계; 및 상기 제1 절연막을 마스크로 하여 상기 실리콘 기판을 식각하고 상기 절연성 가열박막의 하부면을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 항에 의한 저전력형 미소 열순환 소자의 제조방법
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제8 항에 있어서, 상기 하부 기판을 형성하는 방법은, 실리콘 기판의 상부에는 상기 절연성 가열박막을 증착하고, 하부에는 제1 절연막을 증착하는 단계; 상기 제1 절연막 중 상기 실리콘 기판이 제거되는 부분을 정의하는 영역을 선택적으로 식각하는 단계; 상기 절연성 가열박막의 상부에 도전층을 증착하고 식각하여 상기 가열 수단 및 온도 센서를 형성하는 단계; 전체 구조 상부에 제2 절연막을 증착하는 단계; 상기 제2 절연막의 상부에 도전층을 증착하고 식각하여 상기 미소 감지 전극을 형성하는 단계; 전체 구조 상부에 제3 절연막을 증착하고 식각하여 상기 미소 감지 전극을 노출시키고, 상기 가열 수단, 온도 센서 및 미소 감지 전극의 전극 패드 부분을 형성하는 단계; 및 상기 제1 절연막을 마스크로 하여 상기 실리콘 기판을 식각하고 상기 절연성 가열박막의 하부면을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 항에 의한 저전력형 미소 열순환 소자의 제조방법
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제9 항 또는 제10 항에 있어서, 상기 절연성 가열박막의 상부에 도전층을 증착하기 전에, 상기 절연성 가열박막과 도전층 사이의 접합과 저항성 접촉을 도와주는 티타늄 등의 박막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 항에 의한 저전력형 미소 열순환 소자의 제조방법
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제8 항에 있어서, 상기 상부 기판을 형성하는 방법은, 상기 반응 챔버를 정의하는 마스크를 이용하여 유리 기판을 상기 유로와 반응 챔버의 깊이 차이 만큼 식각하여 제거하는 단계; 상기 유로 및 반응 챔버를 정의하는 마스크를 이용하여 유리 기판을 식각함으로써 상기 유로 및 반응 챔버를 형성하는 단계; 및 상기 입구 및 출구를 정의하는 마스크를 이용하여 유리 기판을 식각함으로써 상기 입구 및 출구를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 항에 의한 저전력형 미소 열순환 소자의 제조방법
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제8 항에 있어서, 상기 상부 기판을 형성하는 방법은, 상기 상부 기판과 반대 형태의 주형을 형성하는 단계; 핫 엠보싱 장치를 이용하여, 플라스틱 판과 상기 주형을 결합하고, 성형한 후 분리하는 단계; 및 평탄화 공정을 통해 상기 입구 및 출구를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 항에 의한 저전력형 미소 열순환 소자의 제조방법
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