专利名称：制造适合微细加工的光敏基底的方法
技术领域：
本发明涉及制造具有高各向异性蚀刻比的成形玻璃结构的方法，特别是使用新型光敏玻璃组合物制造具有高各向异性蚀刻比的成形玻璃结构的方法。
背景技术：
已提出光敏玻璃结构可用于多种微机械加工和微加工エ艺如喷墨打印头、高品质头挂听筒的电极、微透镜阵列、定位装置、和针对生物医学和其它应用开发的用于经皮给药和抽取体液的空心微针阵列。不幸的是，硅微加工エ艺耗时长，难度大且价格昂贵。这些微加工エ艺依赖于昂贵的资本设备；X射线光刻和深反应离子刻蚀机，它们一般每台花费超过ー百万美元并且需要超净环境；高产的硅制造设备耗资在数百万以上。 目前封装已成为集成电路(IC)发展的系统成本和性能的限制因素。组装和封装技术已成为生产的主要差异，并且在消费市场中朝小型化的电子器件的趋势增加了性能需求。解决这些“高密度便携”市场中的需求的传统封装方法，包括FR4、液晶聚合物、和低温共烧陶瓷(LTCC)，陷入了基本材料限制的困境。客户的要求包括较小的封装层厚度、甚至更高密度的互连、封装内的热管理和未来的光波导性能。
发明内容
本发明提供了制造具有导电孔的器件的方法，所述方法包括以下步骤制备至少包括ニ氧化硅、氧化锂、氧化铝、和氧化铈的光敏玻璃基底；对包括一个或多个孔的设计布图(design layout)进行掩模以在光敏玻璃基底上形成一条或多条导电路径；将光敏玻璃基底的至少一部分暴露于活化能源；将光敏玻璃基底暴露于其玻璃化转变温度以上的加热相至少十分钟；将光敏玻璃基底冷却以将暴露的玻璃的至少部分转化为结晶材料从而形成玻璃晶体基底；以及使用蚀刻剂溶液蚀刻玻璃晶体基底以在器件中形成ー个或多个用于导电的凹陷或通孔。此外，本发明方法包括以金属或合金、金属纳米颗粒、合金纳米颗粒、金属嵌入物、合金嵌入物、贵金属或其组合或聚合物来涂覆器件的至少一部分，和/或以ー种或多种金属、聚合物或其组合来涂覆ー个或多个孔的至少一部分。经蚀刻的特征(features)出现在材料的不同高度上，和/或可将若干层连接在一起以形成更大的系统。本发明还提供了制造具有用于封装内冷却的微流体的器件的方法，所述方法包括制备至少包括ニ氧化娃、氧化锂、氧化招和氧化铺的光敏玻璃基底；对包括入口和出口的设计布图进行掩模，所述入口和出口由ー个或多个微流体通道连接以在光敏玻璃基底上运输流体；将光敏玻璃基底的至少一部分暴露于活化能源；将光敏玻璃基底暴露于其玻璃化转变温度以上的加热相中至少十分钟；将光敏玻璃基底冷却以将暴露玻璃的至少部分转化为结晶材料从而形成玻璃晶体基底；和使用蚀刻剂溶液蚀刻玻璃晶体基底以形成包括入口和出口的蚀刻设计布图，所述入口和出口由ー个或多个微流体通道连接以在光敏玻璃基底上运输流体。活化能源包括紫外线、使用O. l-36J/cm2活化照射量的定向质子源或其组合。本发明也可以包括将第二玻璃晶体基底压至玻璃晶体基底上而成为多层玻璃晶体基底，并烘烤多层玻璃晶体基底以形成结合多层晶体、非晶体、或两种状态组合的基底。本发明包括制造具有ー个或多个光波导的基底的方法，所述方法包括制备至少包括ニ氧化硅、氧化锂、氧化铝和氧化铈的光敏玻璃基底；在光敏玻璃基底中形成一条或多条金属通路；对包括入口和出口的设计布图进行掩模，所述入口和出口由在光敏玻璃基底内部定向的一条或多条路径连接；将光敏玻璃基底的至少一部分暴露于活化能源；将光敏玻璃基底暴露于其玻璃化转变温度以上的加热相中至少十分钟；将光敏玻璃基底冷却以将暴露玻璃的至少部分转化为结晶材料从而形成玻璃晶体基底；和使用蚀刻剂溶液蚀刻玻璃晶体基底以形成包括一条或多条路径的蚀刻设计布图，所述一条或多条路径与所述一条或多条金属通路光学连通以传输并反射基底中的光。附图描沭为了更完整地理解本发明的特征和优点，现以发明详述和所附的附图作为參考，其中 图IA为制备本发明的玻璃陶瓷中的结构的加工步骤的示意图。图IB为APEX 玻璃陶瓷加工的不同状态的图像；图2为微处理器/半导体加工平台示意图，其中可将CPU芯片固定于GC器件，所述GC器件包含用于从CPU电导至器件外部组件的超细电镀通孔、用于封装内冷却的微流体、用于光电计算的光波导、和/或嵌入式无源器件；图3A、3B和3C为玻璃陶瓷的示意图，其代表能够用于光波导、嵌入式微流体、和超细印制通孔的单一材料；图4A-4C为可显示APEX 玻璃陶瓷涉及微流体的某些性能的图像；图5A和5B为微流体设计的图像，所述微流体设计包括直线设计和迂回设计；图6A-6C为将微柱放置在微通道底部的图像，可増加热交换的量；图7A为含有各种角度和长度不同的弧形的石英/铬掩模的图像,而图7B为光反射的图像，通过使其与镀铜通路成角度来使光沿着相邻玻璃中的另一路径反射；图8A-8D为制备本发明所述的高精密玻璃微机械结构的加工示意图；图9A-9B为本发明所述的高精密玻璃微机械结构的场发射显微(FEM)图像；
图10A-10D为本发明所述的高精密玻璃微机械结构的FEM图像；图11A-11B为本发明所述的高精密玻璃微机械结构的FEM图像；图12A-12C为本发明所述的高精密玻璃微机械花的FEM图像；图13A-13B为本发明所述的高精密玻璃微机械结构的FEM图像；图14为本发明所述的高精密玻璃微机械结构的FEM图像；图15为本发明所述的高精密玻璃微机械结构的FEM图像；图16A和16B为FEM图像，其显示了贯穿蚀刻微通道(throughetchedmicrochannel)的侧视图；和图17A和17B为FEM图像，其显示了贯穿蚀刻微通道的侧视图。发明详述尽管以下详细地讨论了本发明各种实施方案的制备和应用，应当理解的是，本发明提供了许多适用的发明构思，这些发明构思可以体现在各种各样的具体上下文中的可应用并有创造性的概念可以被实施到许多具体的内容中。本文所讨论的具体的实施方案只不过阐释仅仅举例说明了制备和使用本发明的具体的方法以制作和利用本发明方式，而并不限制本发明的范围。为了促进有助于理解对本发明的理解，以下定义了许多术语。本文所定义的术语具有本发明相关领域的普通技术人员通常所理解的含义。术语如，“ー个”、“ー种”和“该”不意在仅指ー个单独単数的实体，而是包括可以用于阐释举例说明的具体例子的一般类型。本文的术语用于描述本发明的具体的实施方案，但它们的用法并不限制本发明，除了如在权利要求中所概括的。为了满足这些需求，本发明人开发了玻璃陶瓷(APEX 玻璃陶瓷)作为半导体的新型封装材料。使用第一代半导体设备以简单的三步エ艺加工APEX 玻璃陶瓷，可将最終的材料塑造为玻璃、陶瓷、或包含玻璃和陶瓷区域。APEX 玻璃陶瓷与现有材料相比具有几个好处，包括易制造的高密度通路、经过证明的微流体性能、高杨氏模量以更坚固的封装、不含卤素的生产，和经济生产。光蚀刻玻璃在制造各种微系统组件中具有若干优势。利用传统半导体加工设 备，使用这些玻璃可相对低廉地制备微结构。通常，玻璃具有高温稳定性、良好的机械性能、电绝缘、并且与塑料和许多金属相比具有更好的耐化学腐蚀性。据我们所知，唯一市售的光蚀刻玻璃为Schott公司制造的FOTURAN ，并仅由Invenios公司进ロ到美国。FOTURAN 包括含有微量银离子的锂铝硅酸盐玻璃。当暴露于氧化铈吸收带内的UV线吋，氧化铈充当敏化剂，吸收光子并释放电子而将相邻的氧化银还原形成银原子，例如，Ce3++Ag. — Ce4++Ag0。在烘烤过程中银原子团聚进纳米簇中，并且引入成核位点用于周围玻璃的結晶。如果通过掩模暴露于UV线中，那么在之后的热处理过程中仅有玻璃的暴露区域会結晶。必须在临近玻璃化转变温度的温度下进行该热处理(例如，对于FOTURAN ，在空气中，高于465° C)。与未暴露的玻璃状无定形区域相比，结晶相更易溶于蚀刻剂如氢氟酸(HF)。特别地，在10%HF中，FOTURAN 的结晶区域比无定形区域的蚀刻快约20倍，使得当除去暴露区域后微结构的墙坡率约为20: I。參见T. R. Dietrich等.，"Fabricationtechnologies for microsystems utilizing photoetchable glass, MicroelectronicEngineering 30, 497 (1996)，将其引入本文作为參考。优选地,成形玻璃结构至少包含微光透镜、微光微柱、和微通道或微脊微光波导中的ー种。可通过蚀刻暴露玻璃而留下玻璃微脊来形成微脊光波导，以使光由微脊引导。可由叠放在折射率低于光敏玻璃的ー层非光敏玻璃上的ー层光敏玻璃形成微脊，以在微脊的至少一部分中基本防止微脊所引导的光离开微脊底部。在一些实施方案中，在HF蚀刻过程中和之后使用含有溶解表面金属银的硝酸和溶解表面铈金属的盐酸中至少ー种的表面平滑酸，借以降低成形玻璃结构中至少ー种微光器件的表面粗糙度，并借以提高通过微光器件表面的光透射。在由Invenios (FOTURAN 的美国供应的唯一来源)提供的信息中描述了FOTIJRAN 包含按重量计75-85%的ニ氧化硅(Si02)、按重量计7-11%的氧化锂(Li20)、按重量计3-6%的氧化铝(A1203)、按重量计1-2%的氧化钠(Na20)、按重量计O. 2-0. 5%的三氧化ニ锑(Sb2O3)或氧化砷(As203)、按重量计O. 05-0. 15%的氧化银(Ag20)、以及按重量计O. 01-0. 04% 的氧化铈(CeO2)。如本文所使用，术语“APEX 玻璃陶瓷”、“APEX 玻璃”或简称为“APEX”用于表示本发明的玻璃陶瓷组合物的一个实施方案。本发明提供了用于具有嵌入式光波导的密集封装和冷却的単一材料。封装是半导体加工中的最后生产步骤，将半导体部件转化为实用器件。不幸的是，目前封装已成为IC发展的系统成本和性能的限制因素。封装使消费者能够(直接和间接)控制电连接、信号传输、电源输入、和电压控制。由于传统的摩尔定律缩放越来越困难，期待封装创新能够提供相似的性能和成本的缩放。组装和封装技术已成为消费电子产品制造的主要差异和小IC产品的推动力。本发明的应用減少了形式的因素，并且包括手机、数码摄像机、和笔记本电脑等。在这些“高密度便携”器件中解决该需求的传统封装方法例如FR4、液晶聚合物、和低温共烧陶瓷(LTCC)陷入了基本材料限制的困境(例如，较薄的封装层、高密度互连性能、热管理、和光波导)。APEX 玻璃是光限定的玻璃陶瓷。使用第一代半导体设备以简单的三步エ艺加工 APEX 玻璃陶瓷，最終的材料可以为玻璃、陶瓷、或包含玻璃和陶瓷区域。玻璃陶瓷材料通常在微结构形成方面取得了有限的成功，一直受到性能、均匀性、实用性和可用性问题的困扰。传统玻璃陶瓷产生的最大蚀刻长宽比约为15:1，相比之下APEX玻璃的平均蚀刻长宽比大于50: I。这允许用户创造更小和更深的特征。此外，我们的制造エ艺使产率高于90% (传统玻璃产率接近50%)。最后，在传统玻璃陶瓷中，大约仅30%的玻璃转化为陶瓷状态，而对于APEX 玻璃陶瓷，该转化接近70%。这意味着可更快、更精确地蚀刻陶瓷特征。令人惊讶的是，发现本发明所述组合物初看起来与FOTURAN 相似；然而本发明所述组合物具有巨大差异。例如，本发明证明对紫外线暴露具有惊人的灵敏度，为市售光敏玻璃的三倍以上，并且当以推荐用于FOTURAN 的方式处理两种组合物时(除了用于APEX的暴露和烘烤温度降低，这是由于其灵敏度较高并且玻璃化转变温度较低)产生比FOTURAN 高六倍以上的蚀刻比。此外，APEX玻璃的暴露部分与未暴露部分的蚀刻比之比至少为30:1至40:1 ;而所报道的市售FOTURAN 光敏玻璃暴露于广谱中紫外线泛光灯下的最佳蚀刻比约为20:1。不想束缚于理论，认为APEX组合物的变化为其提高的性能提供了三种主要机制(I)银含量较高导致在晶界蚀刻更快的较小陶瓷晶体的形成，(2) ニ氧化硅含量降低(HF酸所蚀刻的主要成分)使未暴露材料的非所需蚀刻降低，和(3)碱金属和氧化硼的总重量百分比更高可在生产过程中产生更加均匀的玻璃。这有利于在距离较远范围内的基底具有更加一致的性能ー但在任何情况下，该结果都是惊人的。Kravitz等人(第7，132，054号美国专利)提出制造微针的更加廉价的方法是使用由原始玻璃空心微针阵列结构制成的阴模来对其进行复制，内容如下“可通过将制模材料沉积在玻璃空心微针阵列上制备阴模。例如，FOTIJRAN 的阴模。可通过将金属(例如镍、铜、或金)电镀在沉积于FOTURAN 微针的喷涂种子层上以制备微针。建立阴模并从玻璃阵列上脱落后，液态聚合物如Zeonor 1020R可在模具中铸型。当Zeonor 1020R冷却并固化后，可容易地将聚合空心微针阵列从电镀阴模上脱出，模具可重复使用。也可使用能够热压成型或注塑成型的其它塑料，如聚碳酸酷。”通过使用APEX可改善该方法。供选择地，如第7，132，054号美国专利所示，可直接由光蚀刻玻璃制备阴摸。本发明所述的玻璃陶瓷可使用相似エ艺，将第7，132，054号美国专利引用本文作为參考。本发明提供了用于制造具有光可限制的/光可成图案的玻璃陶瓷(GC)的微结构的単一材料法，以用于针对电/电子运动的导管的超细电镀通孔中、放置(例如热蒸发、喷涂等)电线路的半导体、用于芯片上/封装内冷却的微流体和基于高压或低压的流体运动或运行。结构也可为用于光电器件或样品的光解调的光波导，其可包括用于透镜的成形GC结构并包括贯穿层或层内设计。本发明也可提供针对层间的嵌入式器件的层内切割(cutouts),如嵌入式无源器件或流体贮器。图IA为制备APEX 玻璃陶瓷中的结构的加工步骤的示意图。图IB为APEX 玻璃陶瓷加工的不同状态的图像。图IB描述了(A)未加工的、(B)具有加工的嵌入式微结构(在该情况下为微孔阵列)、(C)全芯片陶瓷化的二次成核之后，和(D)完全形成的具有嵌入式微结构(微孔)的陶瓷部件。本发明提供器件、部件和结构(完整或部分)，其为全玻璃、全陶瓷、全沉淀成核剂(例如，金、银、铜等)，或含有它们混合物的区域。图2为器件的图像，其为玻璃(A)、含有两种或更多种以下成分的区域玻璃、陶瓷、或沉淀成核剂(B)、全沉淀成核剂(例 如，金、银、铜等)(C)，或全陶瓷(D)。APEX GC可为光可限制的玻璃陶瓷的实例。因此，本发明提供了微处理器/半导体加工平台，其中可将CPU芯片固定于APEX GC器件，所述GC器件包含用于从CPU电导至器件外部组件的超细电镀通孔，用于封装内冷却的微流体，用于光电计算的光波导，和/或嵌入式无源器件。此外，该方法可用于其它SiP、PoP, PiPjPSoC堆叠结构。如图2所示。除了半导体应用外，本发明可用于形成微流体通道，建立其以承受超高压カ(>10，OOOpsi)以用于基于芯片的HPLC中。本发明所述微流体可填充微球并用于分析物的分离。此外，整个系统可完全或部分陶瓷化。在完全陶瓷化的实例中，其可包含围绕陶瓷的小玻璃窗(例如光波导)以对通道内进行光学观察。本发明的其它实施方案在非半导体封装设计例如HPLC设计中使用本文所公开的结构特征而未使用电子部分。在本文的任意实施方案中，电子传导元件可以为任意金属(如金、钼、和铜)和合金或其混合物，可通过各种方法包括无电镀、电镀、热蒸发、喷涂、或环氧树脂将其引入。在一些实施方案中，可以使用其它导电介质(例如导电聚合物或导电金刚石)。本发明提供了许多优势，包括封装生产的半导体方法，由于玻璃化转变温度(Tg)和模量提高而引起的在较高处理温度下的改进的平面性和降低或低的翘曲，低吸湿性，在基底芯中高的通路密度，可靠性提高的替代电镀涂层，解决了按ニ氧化硅来标定的互连密度(Si I/O密度比基底封装技术提高得更快)、Tg与无Pb焊料加工包括在260° C下返エ的相容性，散热和热管理。例如，在完全陶瓷化部件中所測定的热导率比玻璃部件好10%。此外，本发明所述的陶瓷化的APEX GC提供了硼硅酸盐不具备的许多优点，例如，适合更薄需求的电子产品的更薄的封装尺寸、在半导体中类摩尔定律进展的持续，更高的处理器的运行温度，不含卤素，无需防火涂层，无需UL-94资格(B卩，部件不再是塑料的)，在更高的频率下更好，更一致的介电常数，同时产生许多结构(例如，通路、光学、通道)的能力，无需昂贵和缓慢的CNC铣床，与FR4相比提供较高的通孔纵横比(>50:1对8:1 )，提供更好和更小的通孔直径和间距，可将本发明设计为辐射硬质玻璃陶瓷并提供更加可控的生产エ艺，其中最終的产品具有由非透明陶瓷包围的光学透明的部分。
本发明提供了由陶瓷(例如，LTCC和HTCC )、塑料(例如，液晶聚合物)和混合有机材料(例如，FR4)制备的IC封装的方法。APEX 玻璃陶瓷和其它GC具有非常适合未来封装应用的某些性能如Tg、模量、半导体加工、和高等工程特征(例如，波导、微流体、通孔密度)。本发明提供了多种加工方法。例如，一个实施方案具有使用APEXtmGC但不限于其的エ艺。本发明提供単一特征或连续特征的微加工，其包括将特征暴露于310nm光使之成为未加工的GC基底，烘烤部件并将先前暴露的区域转化为陶瓷。在稀HF酸中蚀刻部件以获得最終的3D结构。对每层进行相应的加工。在连续加工的情况下，在该步中通过以下步骤建立先前已在加工层上的其它特征。例如，第一加工为具有高d的通孔。然后不经掩模将该层暴露于310nm光下。供选择地，将该区域暴露于310nm光下，除了具有波导的区域(例如，由沉淀成核剂或陶瓷包围的玻璃保持不变)。排列层以形成完整的器件，并对所有层进行烘烤和陶瓷化。供选择地，可単独进行该加工(例如，陶瓷化然后结合)或可同时进行(例如，陶瓷化并结合)。
在另ー个实施方案中，在平行微制造中加工多种特征。将未加工的GC基底特征暴露于310nm的光中(#1暴露)。烘烤部件并将先前暴露的区域转化为陶瓷。这些特征用于暴露第二组特征(#2暴露)。蚀刻该部件以建立#1暴露，然后对其进行烘烤以将#2暴露部件转化为陶瓷。蚀刻#2暴露部件可为针对事物如微流体的部分蚀刻，或可为贯穿蚀刻。不经掩模将所有层暴露于310nm光下。另外，暴露所有区域，除了波导形成的区域(例如，由沉淀成核剂或陶瓷包围的玻璃保持不变)。排列器件以形成完整的部件并对其进行烘烤和陶瓷化以形成单层。可单独进行(例如，陶瓷化然后结合)或同时进行(例如，陶瓷化并结合)。在另ー个实施方案中，可通过沉积法来实现材料的特征和优点。例如，可通过CFD、离子型等离子体沉积或其它表面涂覆方法将中心光限定玻璃沉积在相容的基底上并产生相似的性能。此外，溶胶-凝胶加工的GC可用于该目的。如果需要可以有退火步骤，其中在T>Tg下对GC的最终产品进行退火数小吋。与GC的无定形玻璃相相比，这将在晶体结构形成的基础上建立更好的陶瓷性并提高先前结合层的结合强度。此外，可通过多种方法实现结合。主要观点是半导体封装需要若干层(即，4-8层)以从计算机芯片引脚输出至外部世界。可通过阳极结合、熔融结合或其它方法进行结合，并可在任意位置加工不同的2-30层。如果需要，各层厚度不同。涂覆单层以进行结合。对于可能更有效的结合方法，使用中间旋涂粘合剂将层结合在一起，如光刻胶、和硅烷化学品以及各种环氧树脂。然后可将第二层加至该第一层。然后可再加热该中间层，使粘合剂再流动并将两层结合在一起。图3A、3B和3C为APEX 玻璃陶瓷的示意图，其代表能够用于光波导、嵌入式微流体、和超细印制通孔的单一材料。插入所使用的是APEX 玻璃陶瓷，图3A为微流体的照片，图3B为I. Omm厚玻璃中的75 μ m方形通路的照片，而图3C为O. 5mm厚玻璃中的100x300 μ m矩形通路的照片，其中20 μ m凸纹将通路分隔开来。本发明的APEX 玻璃陶瓷非常适合封装在封装(SiP)市场中的CPU和系统。通常，中央处理器制造商目前在封装方法中使用FR4 (阻燃剂4)作为核心材料。使用昂贵的CNC钻床制备FR4封装，其中每次制备ー个孔以进行高密度互连。该エ艺昂贵、缓慢、需要大量资金投入、并且互连密度有限。同样，SiP应用通常使用LTCC和塑料。这些材料均受限于互连密度、杨氏模量、和收缩问题。然而在所有三种情况下，传统使用的这些封装材料中
权利要求
1.一种制造具有导电孔的器件的方法，所述方法包括以下步骤 制备至少包括ニ氧化硅、氧化锂、氧化铝和氧化铈的光敏玻璃基底； 对包括一个或多个孔的设计布图进行掩模以在光敏玻璃基底上形成一条或多条导电路径； 将光敏玻璃基底的至少一部分暴露于活化能源； 将光敏玻璃基底暴露于其玻璃化转变温度以上的加热相中至少十分钟； 将光敏玻璃基底冷却以将暴露的玻璃的至少部分转化为结晶材料从而形成玻璃晶体基底；和 使用蚀刻剂溶液蚀刻玻璃晶体基底以在器件中形成一个或多个用于导电的凹陷或通孔。
2.权利要求I所述的方法，其中，所述活化能源包括紫外线、使用O.l-15J/cm2活化照射量的定向质子源、或其组合。
3.权利要求I所述的方法，其中，所述蚀刻剂溶液包括HF。
4.权利要求I所述的方法，还包括以金属或合金、金属纳米颗粒、合金纳米颗粒、金属嵌入物、合金嵌入物、贵金属或其组合或聚合物涂覆器件的至少一部分的步骤。
5.权利要求I所述的方法，还包括以ー种或多种金属、聚合物或其组合涂覆一个或多个孔的至少一部分的步骤。
6.权利要求I所述的方法，其中，将所述玻璃基底加热至420-520°C的温度，保持10分钟至2小吋，并且然后加热至520-620°C的温度，保持10分钟至2小吋。
7.权利要求I所述的方法，其中，在HF蚀刻过程中或之后使用含有溶解表面金属的硝酸和溶解表面铈金属的盐酸中至少之ー的表面平滑酸，由此降低成形玻璃结构中至少ー种微光器件的表面粗糙度，并由此提高通过微光器件表面的光透射。
8.权利要求I所述的方法，其中，经蚀刻的特征出现在材料的不同高度上。
9.权利要求I所述的方法，其中，将若干层结合在一起以形成更大的系统。
10.权利要求I所述的方法，其中，在初始特征形成后将整个器件转化为结晶形式。
11.一种制造具有用于封装内冷却的微流体的器件的方法，所述方法包括以下步骤 制备至少包括ニ氧化硅、氧化锂、氧化铝和氧化铈的光敏玻璃基底； 对包括入口和出口的设计布图进行掩模，所述入口和出口由ー个或多个微流体通道连接以在光敏玻璃基底上运输流体； 将光敏玻璃基底的至少一部分暴露于活化能源； 将光敏玻璃基底暴露于其玻璃化转变温度以上的加热相中至少十分钟； 将光敏玻璃基底冷却以将暴露玻璃的至少部分转化为结晶材料从而形成玻璃晶体基底；和 使用蚀刻剂溶液蚀刻玻璃晶体基底以形成包括入口和出ロ的蚀刻设计布图，所述入ロ和出ロ由ー个或多个微流体通道连接以在玻璃晶体基底上运输流体。
12.权利要求11所述的方法，其中，所述活化能源包括紫外线、使用O.l-36J/cm2活化照射量的定向质子源或其组合。
13.权利要求11所述的方法，其中，所述蚀刻剂溶液包括HF。
14.权利要求11所述的方法，还包括将第二玻璃晶体基底压至玻璃晶体基底上而成为多层玻璃晶体基底，以及烘烤所述多层玻璃晶体基底以形成结合的多层晶体、非晶体、或两种状态组合的基底的步骤。
15.权利要求11所述的方法，还包括将ー个或多个玻璃晶体基底堆叠在顶部玻璃晶体基底和底部玻璃晶体基底之间，以及烘烤多层基底以形成结合的多层晶体、非晶体、或两种状态组合的基底的步骤。
16.一种制造具有ー个或多个光波导的基底的方法，所述方法包括以下步骤 制备至少包括ニ氧化硅、氧化锂、氧化铝和氧化铈的光敏玻璃基底； 在光敏玻璃基底中形成一条或多条金属通路； 对包括入口和出ロ的设计布图进行掩模，所述入口和出ロ由在光敏玻璃基底内定向的一条或多条路径连接； 将光敏玻璃基底的至少一部分暴露于活化能源； 将光敏玻璃基底暴露于其玻璃化转变温度以上的加热相中至少十分钟； 将光敏玻璃基底冷却以将暴露玻璃的至少部分转化为结晶材料从而形成玻璃晶体基底；和 使用蚀刻剂溶液蚀刻玻璃晶体基底以形成包括一条或多条路径的蚀刻设计布图，所述一条或多条路径与所述一条或多条金属通路光学连通以传输并反射基底中的光。
17.权利要求16所述的方法，其中，通过交叉金属涂覆的通路来反射光，所述通路与波导的角度决定光反射的方向。
18.权利要求16所述的方法，其中，所述一条或多条金属通路为用金属或合金涂覆的区域，用金属或合金、金属纳米颗粒、合金纳米颗粒、金属嵌入物、合金嵌入物、贵金属或其组合涂覆的孔。
全文摘要
本发明涉及制造具有导电孔的器件的方法和通过以下步骤制备的具有导电孔的器件制备至少包括二氧化硅、氧化锂、氧化铝、和氧化铈的光敏玻璃基底，对包括一个或多个孔的设计布图进行掩模以在光敏玻璃基底上形成一条或多条导电路径，将光敏玻璃基底的至少一部分暴露于活化能源，将光敏玻璃基底暴露于其玻璃化转变温度以上的加热相至少十分钟，将光敏玻璃基底冷却以将暴露的玻璃的至少部分转化为结晶材料从而形成玻璃晶体基底，以及使用蚀刻剂溶液蚀刻玻璃晶体基底以在器件中形成一个或多个用于导电的凹陷或通孔。
文档编号H01L21/02GK102869630SQ201180013789
公开日2013年1月9日 申请日期2011年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者J·H·弗勒明, C·T·巴克利, R·B·里吉韦 申请人:生命生物科学有限公司