[发明专利]一种自密封的微纳流控芯片加工方法

说明书

本发明公开了一种自密封的微纳流控芯片加工方法。在玻璃或硅晶圆的基板上用纳米压印的方法制作由压印胶组成的微纳流道及其上的残余层，微纳流道上还包含有残余层；用反应离子刻蚀的方法去掉压印胶的残余层；用原子层沉积的方法，在基板和微纳流道上沉积一层二氧化硅SiO₂或二氧化钛TiO₂的沉积层；在微纳流道的两端部打孔分别作为液体试样的进口和出口；将基板放入高温加热炉中加热，使压印胶气化挥发，待压印胶完全挥发，将基板拿出获得芯片。本发明使得二氧化硅或二氧化钛与玻璃或硅基底紧密的结合在一起，实现极好的密封性，可以实现微米级、甚至纳米级高精度结构的加工，可以避免玻璃的高温变形及结构坍塌现象。

技术领域

本发明涉及微纳流控芯片领域，尤其涉及一种自密封的微纳流控芯片加工方法。

背景技术

微纳流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程中的样品制备、反应、分离、检测等基本操作集成到一块带有微米或纳米级流道的芯片上，自动完成分析的技术。近年来随着材料科学及微纳米加工技术所取得的突破性进展，微纳流控芯片也得到了迅速发展，应用也越来越广泛。目前微纳流控芯片已经应用在基因与蛋白质测序、疾病诊断、药物筛选等众多领域，逐渐成为系统生物学尤其系统遗传学重要的技术基础。

微纳流控芯片使用的液体试样量很少，这些液体试样必须很好的密封在芯片内部完成整个检测过程。因此，密封度(防止液体试样挥发的程度)成为一个评判微纳流控芯片质量的重要参数。常用的制作密封微纳流控芯片的方法是通过热键合或阳极键合方法将带有微纳流道的基板和玻璃盖板键合到一起。热键合需要在高温环境下完成，不仅耗能而且效率很低，特别是玻璃基底在高温加压键合过程中表面光滑度受损，微结构可能发生塌陷，成品率比较低。热键合更不能用于装有温度敏感剂、电极和波导管的芯片。

阳极键合也称静电键合，对玻璃材质要求较高，不适于广泛推广。本发明采用了一种全新的方法制作微纳流控芯片，直接制作出带有自封闭微纳流道的芯片，不需要在做好微纳流道后再与玻璃盖板进行键合。这种方法制作的微纳流道芯片密封性好，结构精度高，而且没有高温变形。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种自密封的微纳流控芯片加工方法，解决了微纳流控芯片使用的液体试样量很少的密封性问题和结构不稳定问题。

本发明所采用的技术方案是：

S1、如图1所示，在玻璃或硅晶圆的基板上用纳米压印的方法制作由压印胶组成的微纳流道及其上的残余层，微纳流道上还包含有残余层；

微纳流道上还预留设有液体进口和出口的其他结构。

S2、如图2所示，用反应离子刻蚀(reaction ionetching，RIE)的方法去掉压印胶的残余层；

S3、如图3所示，用原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)的方法，在基板和微纳流道上沉积一层二氧化硅SiO₂或二氧化钛TiO₂的沉积层；

S4、如图4所示，在微纳流道的两端部打孔分别作为液体试样的进口和出口；

S5、如图5所示，将基板放入高温加热炉中加热，使压印胶气化挥发，待压印胶完全挥发，将基板拿出获得芯片。

所述步骤S5中，加热温度是300-600摄氏度。

所述步骤S1中的纳米压印也可以用光刻加显影的方法代替。光刻加显影后会形成由光刻胶组成的微纳流道及所需的其他结构(比如液体试样进口和出口)。

所述步骤S2中的反应离子刻蚀也可以用电感耦合等离子体刻蚀(InductivelyCoupled Plasma，ICP)或等离子体去胶(plasma stripping)的方法代替。