[發(fā)明專利]一種空心微針陣列裝置及其制作方法

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• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111228643A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟令款;李可為
• 申請（專利權(quán)）人: 成都工業(yè)學(xué)院
• 主分類號: A61M37/00
• 分類號: A61M37/00
• 代理公司: 北京秉文同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11859
• 代理人: 趙星;張文武

1.一種空心微針陣列裝置，包括一支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)一面具有凹槽，所述支撐結(jié)構(gòu)背面具有由多個(gè)中空微針形成的中孔微針陣列，其特征在于：

所述中空微針具有一高深寬比的針筒結(jié)構(gòu)以及位于微針頭部的逐漸尖銳圓滑的梯次狀凸起結(jié)構(gòu)，可以是中心對稱或非對稱的中空微針陣列，所述中空微針具有內(nèi)部通孔，所述內(nèi)部通孔與支撐結(jié)構(gòu)另一面的凹槽連通，使得流體可以從凹槽經(jīng)過內(nèi)部通孔流入或流出。

2.如權(quán)利要求1所述的空心微針陣列裝置，其特征在于，所述梯次狀凸起結(jié)構(gòu)的頂部橫向尺寸在50-300微米，深度為50-300微米，所述空心微針上側(cè)的梯次狀溝槽以及長度大于100微米，其中具有貫穿至支撐結(jié)構(gòu)的中心孔，大小在50-300微米，高深寬比的針筒結(jié)構(gòu)長度至少為100微米。

3.一種如權(quán)利要求1所述空心微針陣列裝置的制作方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1：提供一襯底，在所述襯底上定義微針陣列的光刻圖案；

S2：根據(jù)所述光刻圖案對所述襯底進(jìn)行多次交替的各向同性刻蝕和各向異性刻蝕，形成微針陣列的梯次狀凸起結(jié)構(gòu)；

S3：對所述襯底再次進(jìn)行各向異性刻蝕，形成微針陣列的高深寬比側(cè)壁結(jié)構(gòu)；

S4：在所述微針陣列中定義中孔加工圖案，然后在所述微針頂端凸起中形成通孔；

S5：在所述襯底背面構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)，形成所述空心微針陣列結(jié)構(gòu)。

4.如權(quán)利要求3所述的空心微針陣列裝置的制作方法，其特征在于，所述光刻圖案為線條形、圓形、橢圓形或不規(guī)則圖形。

5.如權(quán)利要求3所述的空心微針陣列裝置的制作方法，其特征在于，所述襯底可以選自Si、Ge、SiGe、SiC、SiGeC、SOI或III/V化合物等半導(dǎo)體材料，也可以選擇非半導(dǎo)體材料如聚合物、絕緣層材料等。

6.如權(quán)利要求3所述的空心微針陣列裝置的制作方法，其特征在于，通過在所述半導(dǎo)體襯底上形成硬掩膜層和光刻膠層形成所述微針陣列的光刻圖案，其中所述硬掩膜層選自氧化硅、氮化硅、旋涂或CVD旋涂的非晶碳、硅基抗反射材料中的一種或多種，優(yōu)選為氧化硅/氮化硅、硅基抗反射材料/SOC/氧化硅或SiARC/SOC/氮化硅復(fù)合結(jié)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求3所述的空心微針陣列裝置的制作方法，其特征在于，步驟S2進(jìn)一步包括：

S2-1：通入第一刻蝕氣體對所述襯底進(jìn)行刻蝕，以形成第一梯次溝槽；

S2-2通入第一鈍化氣體，沉積在所述第一梯次溝槽的底部和側(cè)壁上；

S2-3通入第二刻蝕氣體以去除所述第一梯次溝槽底部的鈍化保護(hù)層，繼續(xù)刻蝕所述第一梯次溝槽底部以形成第二梯次溝槽；

將步驟S2-1至S2-3交替執(zhí)行若干次，優(yōu)選地為8次，形成所述梯次狀溝槽側(cè)壁結(jié)構(gòu)。

8.如權(quán)利要求7所述的空心微針陣列裝置的制作方法，所述各向同性刻蝕與各向異性刻蝕的速率可以相同也可以不同，通過控制每一循環(huán)的速率來形成不同形狀的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地為頭部逐漸尖銳圓滑的凸起狀微針陣列結(jié)構(gòu)。

9.如權(quán)利要求7所述的空心微針陣列裝置的制作方法，其特征在于，所述步驟S4進(jìn)一步包括：

對所述頂端凸起的微針陣列定義中孔結(jié)構(gòu)圖案；

根據(jù)所述中孔結(jié)構(gòu)圖案對所述微針陣列進(jìn)行各向異性刻蝕，形成內(nèi)部空心的微針陣列。

10.如權(quán)利要求3所述的空心微針陣列裝置的制作方法，其特征在于，所述對所述襯底遠(yuǎn)離所述微針陣列的一面構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)還包括：

對所述襯底遠(yuǎn)離所述微針陣列的一面定義支撐結(jié)構(gòu)的圖案；

對所述支撐街頭的圖案進(jìn)行刻蝕，直至露出所述微針陣列的內(nèi)部通孔。