[发明专利]电浸润微流控背板及其制备方法

说明书

一种电浸润微流控背板及其制备方法。所述电浸润微流控背板包括：包括有源区和信号线金手指绑定区的薄膜晶体管阵列；堤坝层，堤坝层围绕在有源区边缘并且不包含信号线金手指绑定区；介电层，介电层设置在有源区的表面；疏水层，疏水层设置在介电层的表面。所述制备方法包括：制备包括有源区和信号线金手指绑定区的电浸润微流控背板的薄膜晶体管阵列；在有源区的边缘设置堤坝层，使堤坝层将有源区围绕在内部并且不包含信号线金手指绑定区；以及在有源区的表面依次设置介电层和疏水层。本申请的电浸润微流控背板的有源区由严格的介电层和疏水层的覆盖，同时保证了信号线金手指绑定区的金手指部分的金属暴露出来，便于后续柔性软排(FPC)的绑定。

技术领域

本申请涉及但不限于微流控领域，尤指一种电浸润微流控背板及其制备方法。

背景技术

在免疫检测、分子检测、核酸蛋白包括基因测序样本预处理用的数字微流体芯片研发与产业化中，核心器件是电浸润微流控背板。这种背板利用大面积薄膜电子工艺与电润湿微流体技术有机结合，通过电学信号控制背板上微量流体的精确运动，尤其是在亚毫米尺寸级别上实现采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等过程。其工作原理是通过调整施加在液滴-固体电极之间的电势，来改变液滴和疏水电介质之间的表面张力，从而改变两者之间的接触角，造成液滴不对称形变并产生内部压强差，从而实现对液滴的操作和控制。从结构上来讲，首先需要制备大面积薄膜晶体管阵列(Thin Film Transistor Array，TFT阵列)，其次需要在TFT阵列上制备得到相应的介电层和疏水层实现电润湿功能，再配合周边模组和后续的信号驱动系统，实现完整的有源电浸润微流控功能。

目前通过使用制备显示背板的设备和工艺，包括制备非晶硅(a-Si)、低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)、金属氧化物半导体(Metal OxideSemiconductor)或有机半导体(Organic Semiconductor)的设备和工艺，实现大面积、高分辨率的薄膜晶体管阵列，已经是非常成熟的工艺工程了。但是后续介电层尤其是有机介电层和疏水层的制程还非常不成熟，尤其是有机介电层和疏水层的定义和后续输入输出信号线金手指绑定(Bonding PIN)完整功能的实现，还存在很高的工艺工程风险。下面基于非晶硅背板的电浸润微流控背板制备工艺，介绍制程中介电疏水层的定义和信号线金手指绑定的难点。

如图1所示，电浸润微流控背板的薄膜晶体管阵列包括基板1、底栅2(可以为AlNd/Mo(300/40nm)或MoTi/Cu)、栅极介电层3(可以为G-SiN_x:H 350nm，G-SiN_x:L 50nm)、有源层4(可以为a-Si,L 130nm)、有源掺杂(注入)层5(可以为n⁺a-Si 50nm)、源/漏电极6(可以为Mo220nm)、钝化层7(厚度可以为250nm)和像素工作电极(可以为Indium Tin Oxides(ITO)层8，50nm)，TFT阵列上设置有有机介电层9和疏水层10。左边A-A’指的是有源区(实际对液滴实现操作和控制的区域)，右边B-B’指的是背板边缘输入输出信号线金手指绑定(BondingPIN)区。有源区需要严格的介电层和疏水层的覆盖，而信号线金手指绑定区需要去除介电层和疏水层使得金手指部分的金属暴露出来，便于后续柔性软排(FPC)的绑定。然而在实际的工艺过程中，如何实现介电层和疏水层的选择性覆盖或去除，又不损伤这两层材料的绝缘和疏水的功能，是一个较难的命题。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。

第一方面，本申请提供了一种电浸润微流控背板，包括：

薄膜晶体管阵列，所述薄膜晶体管阵列包括有源区和信号线金手指绑定区；

堤坝层，所述堤坝层围绕在所述有源区边缘并且不包含所述信号线金手指绑定区；

介电层，所述介电层设置在所述有源区的表面；以及