[發明專利]光柵波導微流體芯片的制造方法

有效

• 申請號: 202010053711.0
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111229339B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 陳昌;劉博;豆傳國
• 申請（專利權）人: 上海新微技術研發中心有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N21/63
• 代理公司: 蘇州國卓知識產權代理有限公司 32331
• 代理人: 黃少波

本發明提供一種光柵波導微流體芯片的制造方法，包括提供襯底，在襯底上形成犧牲層，形成下包層；形成波導層；形成光柵波導，包括出射光柵；在波導層上形成保護層，用于覆蓋光柵波導并保護出射光柵；在保護層上形成上包層；形成微流道，貫穿上包層以暴露出保護層；出射光柵位于微流道下方用以將光沿垂直方向向上導入微流道內；去除犧牲層。具有有益效果：在柔性基底上沉積光學性能可調的氮化硅薄膜，擴展SiN光學器件材料的應用范圍和形式，將傳統光學系統通過集成光學或片上光學器件來實現，把傳統的臺式大型的光學系統縮小到芯片尺寸，保證出色的分析性能，實現微納尺度下的生物樣品的高通量芯片級光學檢測和分析集成系統，大幅度降低系統成本。

技術領域

本發明涉及一種光柵波導微流體芯片的制造方法，尤其涉及一種光柵波導微流體生物檢測芯片的制造方法。

背景技術

在現代生化分析流程中，高通量檢測設備已經被廣泛使用。這些設備大多采用基于微流體技術或者微孔陣列的生物芯片，裝載在高性能的光學系統中，實現對諸如核酸、蛋白、病毒、細菌、細胞等等不同尺寸的生物樣品的分析。這些光學系統的設計通常都基于復雜的幾何光學，其體積大、成本高、需要光學準直、維護成本較高。

在精準醫療時代，小型化、高性能、低成本和可移動的集成化分析系統受到很大關注。尤其是lab on chip的概念，經過幾十年的發展，基于微流體技術對生物樣品的操控方面取得了長足的進步，但真正的lab on chip 系統仍然缺少一種微納尺度下的高通量生物樣品的芯片級的片上光學檢測和分析集成系統。

同時，在高分子聚合物薄膜上沉積光學氮化硅薄膜等材料，將以SiN 為波導的集成光學器件同硅或者玻璃襯底分開且聚合物具有一定的延展性，這大大增加了以SiN等材料為波導的集成光學器件的其應用范圍。

在高分子聚合物上沉積薄膜，為了不破壞聚合物的分子結構需要將沉積溫度控制的越低越好，而目前主流的SiN薄膜生長溫度在400度左右，仍然太高。

發明內容

為解決目前現代生化分析儀器體積龐大、成本高和滿足精準醫療時代所需求的儀器小型化、可移動和集成化等一系列新的需求。本發明通過集成電路量產工藝來生產這種芯片級光學檢測和分析系統，將傳統光學系統的功能通過集成光學或片上光學器件來實現，不僅可以把傳統的臺式甚至大型的光學系統縮小到芯片尺寸，而且還保證同等甚至更出色的分析性能，實現微納尺度下的生物樣品的高通量芯片級光學檢測和分析集成系統，大幅度降低系統成本。

本發明提供一種光柵波導微流體芯片的制造方法，包括：

步驟1000：提供襯底，在所述襯底上形成犧牲層，在所述犧牲層上形成厚度為15～30μm高分子聚合材料的下包層；

步驟2000：在所述下包層上形成波導層，所述波導層是氮化硅材料；

步驟3000：以所述波導層形成光柵波導，所述光柵波導包括出射光柵；

步驟4000：在所述波導層上形成二氧化硅保護層，所述保護層用于覆蓋所述光柵波導并保護所述出射光柵；在所述保護層上形成厚度為 15～30μm的上包層；

步驟5000：形成微流道，所述微流道貫穿所述上包層以暴露出所述保護層；所述出射光柵位于所述微流道下方用以將光沿垂直方向向上導入所述微流道內；

步驟6000：去除所述犧牲層，以將所述上包層與所述襯底剝離；

所述微流道寬度為10-100μm，所述犧牲層的腐蝕選擇比高于所述上包層、所述保護層、所述波導層或所述下包層，所述犧牲層的材料為金屬、聚合物或氧化物。

優選地，步驟2000中，通過電感耦合等離子體化學氣相沉積法，沉積溫度為25-150℃，并通入包括硅氣源和氮氣源的反應載氣，以形成所述波導層。