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集成厚度可控絕緣層的非接觸電導(dǎo)檢測微芯片制作方法

文檔序號:5003943閱讀:210來源:國知局
專利名稱:集成厚度可控絕緣層的非接觸電導(dǎo)檢測微芯片制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種采用非接觸電導(dǎo)檢測的微流控芯片的制作方法,應(yīng)用在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、分析化學(xué)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)
微流控芯片技術(shù)是目前迅速發(fā)展的高新技術(shù)和多學(xué)科交叉科技前沿領(lǐng)域之一,是未來生命科學(xué)、化學(xué)科學(xué)與信息科學(xué)發(fā)展的重要技術(shù)平臺。微流控芯片在微型化、集成化和便攜化方面的優(yōu)勢為其在生物醫(yī)學(xué)、藥物合成篩選、環(huán)境監(jiān)測與保護、衛(wèi)生檢疫、司法鑒定、生物戰(zhàn)劑的偵檢等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了極為廣闊的前景。微流控芯片的檢測有光學(xué)、電化學(xué)、質(zhì)譜等多種方法,其中非接觸電導(dǎo)檢測是電化學(xué)檢測方法的一種。由于非接觸電導(dǎo)檢測是一種簡單、通用性好的檢測方法,因此已被廣泛應(yīng)用到微流控芯片中。非接觸電導(dǎo)檢測需要微流控芯片上的檢測電極與微溝道中的待測液體之間有一個絕緣層。相關(guān)研究已證明絕緣層的厚度是影響檢測靈敏度的一個主要因素,通常厚度越薄檢測靈敏度越高。目前已報道的微流控芯片上的絕緣層主要是商品化的薄玻璃或者是聚合物薄膜,微流控芯片研制者無法精確控制這種絕緣層的厚度。而且,玻璃和聚合物薄膜生產(chǎn)廠家也很難將其厚度做的非常薄,目前已報道的這種絕緣層厚度最薄的也只有50 ym。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有的芯片上的絕緣層厚度不可控的問題,提供一種簡單的絕緣層厚度可控的非接觸電導(dǎo)檢測微流控芯片的制作方法。本發(fā)明提出的微流控芯片制作方法,采用的是標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝與微澆注工藝相結(jié)合,芯片上的絕緣層厚度可以精確控制到亞微米量級。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種集成厚度可控絕緣層的非接觸電導(dǎo)檢測微芯片制作方法,首先基于標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝在玻璃基片上制作出非接觸電導(dǎo)檢測的檢測電極,接著在檢測電極的焊盤上固定上金屬導(dǎo)線,然后利用勻膠機將聚二甲基硅氧烷(PDMS)和甲苯的混合物均勻涂在玻璃基片上形成一層PDMS絕緣層,通過調(diào)整PDMS和甲苯的體積配比以及勻膠機的轉(zhuǎn)數(shù),便可以精確控制PDMS絕緣層的厚度,最后再在PDMS絕緣層的上表面鍵合一片帶有微溝道的PDMS便完成了整個微芯片的制作;制作方法如下(I)利用紫外光刻和剝離工藝在玻璃載片上制作出鉬微電極。(2)利用導(dǎo)電銀漿,在鉬微電極的焊盤上固定上銅導(dǎo)線,加熱烘干。(3)將PDMS和甲苯均勻混合、排除氣泡后,將其旋涂在步驟⑵得到的玻璃載片上,然后再次加熱烘干;通過調(diào)整PDMS和甲苯的質(zhì)量配比以及勻膠機的轉(zhuǎn)數(shù),便可以精確控制PDMS絕緣層的厚度。(4)將步驟(3)得到的玻璃載片和一片利用微澆注工藝制作出的帶有微溝道的PDMS 一起放入等離子體清洗機中,進行PDMS的氧氣等離子體表面改性;表面改性結(jié)束后,將該玻璃載片和帶有微溝道的PDMS對準(zhǔn)、接觸、輕壓后鍵合到一起,便得到了非接觸電導(dǎo)檢測微芯片。目前已報道的用于非接觸檢測的微流控芯片上的絕緣層主要是商品化的薄玻璃或者是聚合物薄膜,微流控芯片研制者無法精確控制這種絕緣層的厚度。而且,玻璃和聚合物薄膜生產(chǎn)廠家也很難將其厚度做的非常薄,目前已報道的這種絕緣層厚度最薄的也只有50 U m0本發(fā)明不需要額外購買昂貴設(shè)備,整個制作過程簡單,成本低,利用對PDMS材料與甲苯溶液比例的改變以及勻膠機轉(zhuǎn)速的變化,實現(xiàn)微流控芯片上的PDMS絕緣層厚度的精確控制,厚度最薄可以到達0. 6 ii m。


圖I是白金電極制作工藝流程圖。圖2是白金電極制作示意圖。圖3是利用導(dǎo)電膠粘接銅引線示意圖。圖4是旋涂PDMS絕緣層示意圖。圖5是利用軟光刻方法在硅模具上澆注PDMS微通道片示意圖。圖6是經(jīng)過氧離子改性后,電極片與微通道片鍵合后的芯片示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。實施例I如附圖I所示,采用德國SUSS MicroTec公司生產(chǎn)的型號為Delta 80RC的勻膠機,在玻璃載玻片表面旋涂一層北京科華微電子材料有限公司生產(chǎn)的型號為BP212的正性光刻膠,勻膠機的轉(zhuǎn)速為低速550rpm,時間9秒;高速2200rpm,時間30秒,并在55°C的熱板上前烘I小時,然后在光刻膠上覆蓋掩膜版,利用德國SUSSMicroTec公司生產(chǎn)的型號為MA/BA6的紫外光刻機,對光刻膠曝光40秒,放入顯影液中進行顯影后得到寬度為微米級的光刻膠圖形(圖I-④),然后再次放到55°C的熱板上后烘20分鐘;接著放入Kunt J. Lesker公司生產(chǎn)的型號為LAB. 18的磁控濺射臺中進行白金薄膜的濺射,由于白金與玻璃的結(jié)合力欠佳,所以我們在濺射的過程中先濺射一層Ti,約30nm,然后再濺射90nm白金,總厚度約為120nm。最后放入丙酮溶液中將,利用光刻膠的存在,剝離掉多余部分的白金,電極即制作完成,如圖2所示。為了方便與外接檢測設(shè)備的連接,我們利用導(dǎo)電膠將銅引線粘接在電極焊盤位置,然后放在熱班上在55°C下烘40分鐘以快速加固引線與焊盤的粘接強度,如圖3所示。接著,將PDMS與甲苯以I : 2的體積比混合,排除氣泡后,利用中科院微電子研究所生產(chǎn)的型號為KW-4A的勻膠機,以低速500rpm,9秒;高速4000rpm,30秒的轉(zhuǎn)速,旋涂在圖3所示的玻璃基片上,然后放到熱板上在80°C下烘45分鐘,在這個過程中,甲苯溶液將迅速揮發(fā),留下純凈的PDMS絕緣層,厚度約0. 6 ii m (圖4)。最后,將圖4所示的玻璃基片與澆注好的微通道片(圖5) —起放入EMITECH公司生產(chǎn)的型號為K1050X的等離子體清洗機中進行氧離子改性,其中,等離子體清洗機的射頻功率設(shè)置為60W,腔室壓力設(shè)置為200Pa,改性時間為50秒,結(jié)束后,將兩片對準(zhǔn)后輕壓在一起,這樣,用于非接觸電導(dǎo)檢測的微流控芯片便制作完成(圖6)。本發(fā)明實現(xiàn)了非接觸電導(dǎo)檢測微芯片絕緣層厚度的可控,制作步驟簡單,并且不需要額外購買其他的 昂貴設(shè)備。對于進一步提高非接觸電導(dǎo)檢測的檢測靈敏度有一定意義。
權(quán)利要求
1.一種集成厚度可控絕緣層的非接觸電導(dǎo)檢測微芯片制作方法,具體制作方法如下 (1)利用紫外光刻和剝離工藝在玻璃載片上制作出鉬微電極; (2)利用導(dǎo)電銀漿,在鉬微電極的焊盤上固定上銅導(dǎo)線,加熱烘干; (3)將PDMS和甲苯均勻混合、排除氣泡后,將其旋涂在步驟(2)得到的玻璃載片上,然后再次加熱烘干; (4)將步驟(3)得到的玻璃載片和一片利用微澆注制作出的帶有微溝道的PDMS—起放入等離子體清洗機中,進行PDMS的氧氣等離子體表面改性;表面改性結(jié)束后,將載片和微溝道片對準(zhǔn)、接觸、輕壓后鍵合到一起,得到了非接觸電導(dǎo)檢測微芯片。
全文摘要
一種集成厚度可控絕緣層的非接觸電導(dǎo)檢測微芯片制作方法,屬于微流控芯片制造技術(shù)領(lǐng)域.。首先在玻璃基片上制作出非接觸電導(dǎo)檢測的檢測電極,接著在檢測電極的焊盤上固定上金屬導(dǎo)線,然后利用勻膠機將聚二甲基硅氧烷(PDMS)和甲苯的混合物均勻涂在玻璃基片上形成一層PDMS絕緣層,通過調(diào)整PDMS和甲苯的體積配比以及勻膠機的轉(zhuǎn)數(shù),便可以精確控制PDMS絕緣層的厚度,最后再在PDMS絕緣層的上表面鍵合一片帶有微溝道的PDMS便完成了整個微芯片的制作。本發(fā)明制作過程簡單,成本低,利用對PDMS材料與甲苯溶液比例的改變以及勻膠機轉(zhuǎn)速的變化,實現(xiàn)微流控芯片上的PDMS絕緣層厚度的精確控制,厚度最薄可以到達0.6μm。
文檔編號B01L3/00GK102641759SQ20121013261
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者劉軍山, 劉沖, 徐征, 徐飛, 杜立群, 王立鼎 申請人:大連理工大學(xué)
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