[发明专利]电泳微芯片的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电泳，特别是一种电泳微芯片的制作方法。

背景技术

毛细管电泳是一种新的分离分析技术，由于其具有快速、高效、试剂消耗少等优点，已经被广泛用于生命科学、生物技术、临床医学、药物学和环境保护等领域。近几年来，随着生物芯片技术和各种微组装技术的发展，出现了基于微电子机械系统技术(MEMS)的毛细管电泳微芯片技术，它采用微加工技术，在几平方厘米大小的芯片上刻蚀出微管道网络和其他功能单元，形成进样、反应、分离、检测于一体的快速、高效、低耗的微型分析装置。它的关键技术不仅涉及到微加工技术、芯片材料性能、信号的检测、采集和处理技术方面的知识，还涉及到广泛的基础理论和应用基础知识，例如微管道中粒子的运动规律、芯片的导电和导热性能、通道内壁吸附及微区反应规律等。与传统的毛细管电泳相比，具有易于集成化、微型化等优越性，有可能克服单管毛细管电泳单位时间信息量小和阵列毛细管电泳制作复杂、价格昂贵的缺点等。

制作芯片所用的材料可以是硅、普通玻璃、优质石英以及有机高聚物等。其中硅材料具有良好的微加工性能，散热性好，利用阳极加点法，硅与玻璃易键合形成封闭管道网络，但硅基芯片不能承受高电压，所以不能直接用于实现高效电泳分离。普通玻璃由于是晶态和非晶态的混合体，除非采用特殊成分的玻璃，否则无法用湿法腐蚀的方法来形成管道，而且热键合时需用一个精确控制的升温降温程序。而石英玻璃不仅具有良好的微加工性能，散热性、透光性和绝缘性均良好，而且管道内壁特性与常规毛细管相近，易于处理，所以是使用最多的一种材料，但石英玻璃的键合方法存在较大难度，在文献中未见有详细报道。有机高聚物的优点是便宜，批量生产成本低，管道网络可以用压模技术制作，可以采用热封盖或用胶粘剂粘合；它的缺点是表面特性不是很清楚，而且不耐高温。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，考虑到石英良好的微加工性能、表面特性以及石英的光学特性，易于实现信号的高灵敏光学检测，解决以石英作为芯片基体材料制作电泳微芯片的各种工艺技术，提供一种以石英为基体材料的电泳微芯片的制作方法。

本发明电泳微芯片的制作方法就是进行芯片图形设计，然后选择优质的石英玻璃，利用金属和光刻胶作为双重保护，腐蚀出相应的凹槽等，然后用亲合溶液浸泡并进行预键合，再高温烧结即得到所需的电泳微芯片。

具体地说，一种电泳微芯片的制作方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

(1)电泳微芯片的设计

根据电泳微芯片的功能要求，结合相应的工艺条件，考虑以下几个参数：进样泳道和分离泳道的宽度、长度、管道的形状(包括弯道、弧度、不规格形状等)，管道间的距离等进行芯片图形设计，将设计好的图形制作成掩模版；

(2)电泳微芯片的制作

选择优质石英作为芯片的基片，利用光刻湿法腐蚀方法在基片上形成凹槽等，然后利用键合技术形成微管道网络，构成电泳微芯片；

具体的制作过程包括下列八个步骤：

(1)将石英片按要求裁剪成一定规格如5cm×5cm，清洗干净后，用N₂流吹干，80℃预烘10分钟；之后在表面镀上一层金属铬作为腐蚀图形时起保护作用的牺牲层；

(2)然后在甩胶机上涂上一层光刻胶；

(3)在光刻机中将掩模版与基片对准，紫外线曝光，将掩模版上的泳道图形转移到石英基片上；

(4)显影去掉曝光部分的光刻胶，氮气流吹干后在显微镜下检查泳道图形是否良好；

(5)100℃下坚膜1小时，用铬腐蚀液(硝酸铈氨∶高氯酸∶水＝60.4g∶16ml∶320ml)去掉保护层，反应条件为室温25℃，时间2分钟，将图形转移到石英层；

(6)然后再用腐蚀液(氢氟酸∶冰醋酸∶过氧化氢＝2∶1∶1)，40℃水浴条件下腐蚀石英，根据腐蚀时间估算腐蚀深度，并用台阶仪测量最终深度；

(7)根据要求在设计位点打孔作储液池或样品注入和输出口，用丙酮清洗去表层的光刻胶，再用铬腐蚀液腐蚀去掉余下的铬保护层，获得刻蚀好的基片；

(8)最后键合；

所说的在甩胶机上涂光刻胶的条件是：采用1813号正胶，转速3000转/分，然后在80℃烘15分钟；

所说的键合就是把刻蚀好的基片与另一相同材料相同尺寸的盖片清洗干净后一起用亲合溶液进行亲合处理，之后清洗甩干，再在常温下将盖片和基片对齐，加压，挤出其中的气泡，实行预键合；然后在600℃的退火炉中烧结，保温6小时，缓冷出炉；