[发明专利]一种带有凸台结构的微针及其制备方法

权利要求书

1.一种带有凸台结构的微针，其特征在于：包括支撑体(3)和带有凸台结构(2)的微针本体(1)阵列；所述微针本体(1)为上小下大的圆锥形或多棱锥形结构，其有效高度为1～2000μm，针尖尺寸为1nm～50μm，微针本体(1)与支撑体(3)连接处尺寸为1～2000μm；所述微针本体(1)沿径向延伸形成一个或多个凸台结构(2)，且所述凸台结构(2)与微针本体(1)为曲线或直线过渡连接；所述凸台结构(2)的横截面形状包括但不限于圆形、椭圆形或多边形的一种。

2.根据权利要求1所述的一种带有凸台结构的微针，其特征在于：所述微针本体(1)上可制备一个或多个凸台结构(2)；距离微针本体(1)针尖最近的所述凸台结构(2)最大宽度位置与所述微针本体(1)顶面之间的距离在所述微针本体(1)轴线上投影长度不大于100μm。

3.根据权利要求1所述的一种带有凸台结构的微针，其特征在于：所述凸台结构(2)最大宽度为1nm～100μm；所述凸台结构(2)最大宽度不小于与之相连的上下方的所述微针本体(1)尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种带有凸台结构的微针，其特征在于：所述微针本体(1)可为实心针体，也可为空心针体；所述空心微针(1)沿轴向设有开孔，可以是从支撑体(3)底面至针尖的贯通孔(4)，也可为从支撑体底面至微针本体中部或针尖下方的非贯通孔(5)，且所述贯通孔(4)和非贯通孔(5)的横截面形状包括但不限于圆形、椭圆形或多边形中的一种。

5.一种单晶硅利用权利要求1-4任意一项所述的带有凸台结构的微针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，单晶硅基片净化：采用标准清洗液RCA1与过氧化物的混合液清洗，用去离子水清洗并脱水；

步骤2，制备单晶硅基片保护膜：可采用高温热氧化制备二氧化硅保护膜，或采用等离子体增强化学气相沉积法制备氮化硅保护膜；

步骤3，硅基片保护膜图形化：实心硅微针执行步骤3.1,，空心硅微针执行步骤3.2：

步骤3.1，在硅基片的一面均匀涂一层光刻胶，厚度1～20μm，在80～120℃预烘干，然后覆盖带有设计图案的掩膜，曝光5～100s，然后显影并烘干。

进一步地，用湿法刻蚀或离子束对曝光处二氧化硅或氮化硅保护膜进行刻蚀，在硅基片保护膜上形成所需要的图案；

步骤3.2，在硅基片的第一面涂光刻胶，覆盖圆形、三角形或多边形的掩膜，曝光、显影并烘干；

进一步地，用湿法刻蚀或离子束对硅基片第一面曝光处二氧化硅或氮化硅保护膜进行刻蚀，在硅基片第一面保护膜上形成所需要的图案；

进一步地，用各向异性干法深硅刻蚀，形成贯通孔(4)或非贯通孔(5)；

进一步地，在孔洞内壁用等离子体气相沉积法生成氮化硅保护膜；

进一步地，在硅基片的第二面涂光刻胶，覆盖带有设计图案的掩膜，曝光、显影并烘干；

进一步地，用湿法刻蚀或离子束对曝光处二氧化硅或氮化硅保护膜进行刻蚀，在硅基片保护膜上形成所需要的图案；

步骤4，制备凸台和微针本体，包括如下步骤：

步骤4.1，用各向同性工艺第一次刻蚀保护膜图形化的硅基片；

步骤4.2，进行第一次侧壁钝化；

步骤4.3，第一次用等离子体轰击去除底部钝化层；

步骤4.4，第二次各向同性工艺刻蚀；

步骤4.5，第二次侧壁钝化；

步骤4.6，第二次用等离子体轰击去除底部钝化层，形成凸台结构(2)；

步骤4.7，如需制备多个凸台结构(2)，重复步骤4.1～4.6；

步骤4.8，用各向异性工艺深硅刻蚀，形成微针本体(1)；

步骤4.9，用各向同性刻蚀直至微针本体(1)的针尖形成；

步骤5，后处理，用化学气相沉积法或物理气相沉积或溅射法沉积一层氮化硅薄膜，或金属钛薄膜，增加微针本体(1)的机械性能及生物相容性。

6.根据权利要求5所述的一种带有凸台结构的微针的制备方法，其特征在于：所述步骤2的高温热氧化制备二氧化硅保护膜的温度范围为700～1200℃，在硅基片两面分别形成100nm-10μm的二氧化硅薄膜。