感知“利”器｜表面多功能化微流控芯片的圆片级制造方法
2017-03-15 01:01:40 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
本发明提出一种仿IC（集成电路）的批量化多重自组装单层膜制备工艺，以硬掩膜替代传统的石英掩膜，通过深紫外光局域性去除自组装单层膜，并同时在该区域生成新的活性位点（硅羟基）以生长另一种自组装单层膜。多次重复以上步骤，即可实现多种自组装单层膜的批量化集成制造。
工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，专利已不仅仅是创新的一种保护手段，它已成为商业战场中的利器。麦姆斯咨询倾情打造MEMS、传感器以及物联网领域的专利运营平台，整合全产业链知识产权资源，积极推动知识产权保护与有效利用。
微流控芯片将生物和化学领域所涉及的基本操作单位集成在一块几平方厘米的芯片上，由各种储液池和相互连接的微通道网络组成，很大程度缩短了样本处理时间，并通过精密控制液体流动，实现试剂耗材的最大利用效率，把整个化验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上，且可以多次使用。在生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域应用提供了极为广阔的前景。
据麦姆斯咨询报道，2015年，全球微流控市场规模为36.5亿美元，预计2016-2021年期间复合年增长率为19.2%，2021年将增长至87.8亿美元。受益于全球制药和生物技术研究资金的投入增长，政府参与和支持力度增强，以及来自企业的投资，全球微流控市场正在快速增长。
微流控芯片有望成为分析领域“杀手级”的产品
对比第一代计算机到如今集成电路芯片的升级，微流控芯片对于传统分析方法学的的替代有着异曲同工之妙，尤其是在分子诊断领域，微流控技术将为生物医疗检验或诊断带来革命性飞跃。
微流控技术壁垒高，商业化进程刚刚开始
【推荐发明专利】
《表面多功能化微流控芯片的圆片级制造方法》
【技术背景】
传统的微流控芯片一般是通过在芯片通道中刻蚀出复杂的三维微结构来实现相应的功能。这类技术需要昂贵的工艺成本和冗长的芯片制作时间。近期，通过在微通道表面修饰图案化自组装单层膜（self-assembled monolayers, SAMs）对流体在不同位置形成差异化的流阻以实现对微流体的控制成为了一个新的研究热点。
但此类的研究多采用液相法（即向芯片通道内部注入含有SAM前驱体的甲苯或乙醇等有机生长溶液）生长SAMs，其在微通道表面修饰的SAMs厚度和密度的一致性难以保证。此外，SAMs极易在某些微区域发生团聚，如果在细小的微通道中，甚至会发生堆叠甚至堵塞，从而影响芯片的成品率。综上，液相法生长SAMs，不仅耗时长（反应时间通常在10小时以上），可控性差（精度低），而且也难以实现微芯片的圆片级批量化制造。
【发明内容】
本发明提出一种仿IC（集成电路）的批量化多重自组装单层膜制备工艺，以硬掩膜替代传统的石英掩膜，通过深紫外光局域性去除自组装单层膜，并同时在该区域生成新的活性位点（硅羟基）以生长另一种自组装单层膜。多次重复以上步骤，即可实现多种自组装单层膜的批量化集成制造。
申请人的研究发现，紫外光虽然可以透过石英基材，但以传统的石英类掩膜版局域化去除SAMs具有时间长的劣势（单次去除时间往往长达十几个小时），而采用具有镂空结构的硬掩膜则仅需要半小时。此外，考虑到后一步需要生长的SAM在其生长过程中，有可能会覆盖到前一次生长SAM的表面，从而改变前一次生长SAM的表面特性。对此，申请人提出了按照表面能由低到高的次序逐次生长自组装单层膜的方法。
利用自发吸附过程中表面能量只能降低的特性，有效屏蔽了后一步需要生长的SAM沉积过程中对已沉积自组装单层膜的影响，使新自组装单层膜自动生长在我们规定的区域。由于本发明采用了仿IC的工艺方法，因此不仅可以实现批量化制造，还可以使纳米制造工艺与传统的微加工工艺相兼容，这让新型生化分析芯片的批量化制造成为可能，对推动该研究领域的产业化有着积极的意义。
【其它微流控技术相关专利】
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《基于声子晶体的微流控结构、微流控器件及其制作方法》
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《一种基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控装置及方法》
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【相关报告】
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