[发明专利]基于微纳集成加工技术的三维减阻微流道结构及制备方法

权利要求书

1.一种基于微纳集成加工技术的三维减阻微流道结构，其特征包括：硅基衬底，硅基盖板，微米尺度沟槽，纳米尺度锥尖阵列；

硅基衬底和硅基盖板为单晶硅或多晶硅或无定形硅，其导电类型为N型或P型，厚度为50μm-1000μm；

硅基盖板键合于硅基衬底上；

微米尺度沟槽制作于硅基衬底上，由硅基衬底和硅基盖板形成封闭腔体，横截面为倒三角形或倒梯形或半圆形，其特征尺寸为1μm-1000μm。

2.根据权利要求1所述的一种基于微纳集成加工技术的三维减阻微流道结构，其特征是：纳米尺度锥尖阵列制作于微米尺度沟槽表面，是直径为50nm-1000nm，高度100nm-5000nm，间距100nm-1000nm的硅锥。

3.一种基于微纳集成加工技术的三维减阻微流道制备方法，其特征是利用无掩膜优化深反应离子刻蚀(DRIE)工艺，直接在微米尺度沟槽各表面制备实现高密度高深宽比的纳米尺度锥尖阵列，增大其表面积和体积比；同时可在其表面淀积一层氟基聚合物，降低表面能，实现具有超疏水特性的表面结构，进而实现真正三维减阻微流道结构。

4.根据权利要求3所述的一种基于微纳集成加工技术的三维减阻微流道制备方法，其特征是含有以下步骤：

步骤1：通过结合光刻和化学或物理腐蚀，在硅基衬底上制作微米尺度沟槽，横截面为倒三角形或倒梯形或半圆形；

步骤2：利用无掩膜优化深反应离子刻蚀工艺，直接在微米尺度沟槽和硅基盖板上制作高密度高深宽比的纳米尺度锥尖阵列；

步骤3：利用DRIE后处理工艺，调控参数，对微米尺度沟槽和硅基盖板进行疏水处理；

步骤4：通过高温键合或常温物理施压，将硅基衬底和硅基盖板键合，形成封闭微流道。

5.根据权利要求4所述的一种基于微纳集成加工技术的三维减阻微流道制备方法，其特征是步骤2中所述无掩膜优化深反应离子刻蚀工艺，包括以下步骤：采用等离子刻蚀或非等离子刻蚀对硅片表面进行粗糙化处理；控制所述DRIE制备纳米森林的工艺参数，直接制备高密度高深宽比纳米尺度锥尖阵列。

6.根据权利要求5所述的一种基于微纳集成加工技术的三维减阻微流道制备方法，其特征是所述DRIE制备纳米森林的工艺参数包括：线圈功率为800W900W；压强为20mTorr-30mTorr；刻蚀气体SF₆流量为20sccm-45sccm，钝化气体C₄F₈流量为30sccm-50sccm(SF₆和C₄F₈气体流量比为1∶1-1∶2)；平板功率为6W-12W；刻蚀/钝化时间比为10s∶10s-4s∶4s；刻蚀/钝化循环60-200次。

7.根据权利要求4所述的一种基于微纳集成加工技术的三维减阻微流道制备方法，其特征是步骤3中所述DRIE后处理工艺参数包括：线圈功率为800W-900W；压强为20mTorr-30mTorr；刻蚀气体SF₆流量为0sccm，钝化气体C₄F₈流量为30sccm-50sccm；平板功率为6W-12W；刻蚀/钝化时间比为0s∶10s-0s∶4s；刻蚀/钝化循环1-40次。