專利名稱：跨微納尺度集成流道的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微納制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種跨微納尺度集成流道的制備方法。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)是生物科技將要高度發(fā)展的一個(gè)世紀(jì)，當(dāng)前，生物檢測(cè)技術(shù)的方法和理論， 經(jīng)過多年的實(shí)踐，逐步發(fā)展成熟。目前生物檢測(cè)技術(shù)的一些已經(jīng)被正式運(yùn)用到了不同的生 物學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域。而生物檢測(cè)中大量的單分子檢測(cè)實(shí)驗(yàn)都需用到各種孔徑大小的納米孔。當(dāng)前，微流道系統(tǒng)主要應(yīng)用于傳感器和生物芯片領(lǐng)域，處于蓬勃發(fā)展的階段。通常 需要流道的直徑處于5-100納米，制備的難度較大，成本較高。微流道的制備目前常用的手 段是在硅，玻璃，PDMS (聚二甲基硅氧烷)上直接刻蝕出微流道和各種流體部件的圖案結(jié)構(gòu)， 然后于另一平面鍵合材料形成MEMS微流體系統(tǒng)。然而現(xiàn)有工藝在加工納米孔，尤其是100 納米以下的孔的微納流道方面存在困難。此外，采用石墨稀加工的納米孔洞通常采用高能 電子束，成本較高，實(shí)用性較差。普通的拉制玻璃的方法需要采用鎢陣，工藝較為復(fù)雜，成本 較高，也難以獲得微納集成的流道。因此，目前急需開發(fā)一種低成本的跨微納尺度的集成玻 璃流道的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種低成本、方法簡(jiǎn)單的跨微納尺度集成流道的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種跨微納尺度集成流道的制備方法，第一步，在硼硅玻璃微流道之間制備硼硅玻璃 隔膜，第二步，對(duì)硼硅玻璃隔膜進(jìn)行熱處理使玻璃分相，第三步，采用腐蝕液對(duì)硼硅玻璃隔 膜進(jìn)行腐蝕形成納米孔洞，使得硼硅玻璃微流道之間連通，從而得到跨微納尺度集成流道。上述技術(shù)方案中，在玻璃微流道上加工玻璃隔膜的方法為利用兩個(gè)玻璃流道壁 在熱成型過程中接觸擠壓，形成玻璃隔膜。玻璃微流道熱成型的方法是第一步，在硅圓片 上刻蝕硅槽流道，第二步，在硅槽流道內(nèi)放置足量的高溫釋氣劑，第三步，將玻璃圓片與上 述硅片鍵合使得硅槽流道形成密閉空間，第四步，將上述鍵合圓片加熱到玻璃軟化溫度以 上，高溫釋氣劑釋放出的氣體使得玻璃熱成型形成流道。局部熱處理的方法為微流道成型 的加熱溫度為660°C _730°C，使所述硼硅玻璃隔膜分相。采用腐蝕液對(duì)隔膜進(jìn)行腐蝕的方 法為采用鹽酸或氫氟酸溶液腐蝕。在硼硅玻璃微流道41、42上分別連接有熱成型玻璃泡 51、52，在51、52之間形成硼硅玻璃隔膜6。腐蝕納米孔洞的過程中，用以檢測(cè)孔洞是否穿 透的方法為離子電流檢測(cè)法。所采用的檢測(cè)溶液為IM的NaCl，IOmM的Tris，溶液pH值為 7. 2，檢測(cè)離子電流所用的電極為Ag/AgCl電極。完成腐蝕納米孔洞后，采用50mM的NaOH 中和腐蝕液Hs，然后用ddH20清洗殘留的腐蝕液。所獲得的孔徑可控制在5 30nm。所獲 得的跨微納尺度的集成流道用來進(jìn)行DNA分子檢測(cè)或者制備高密度空穴點(diǎn)陣生物芯片載 體材料。
本發(fā)明獲得如下技術(shù)效果
1.本發(fā)明通過硼硅玻璃流道在熱成型過程中腔壁互相擠壓過程中形成厚度為微米至 亞微米甚至更薄的硼硅玻璃隔膜(使得后續(xù)腐蝕過程更容易)，然后對(duì)其進(jìn)行熱處理使硼 硅玻璃分相，從而形成幾納米至幾十納米尺度的富硼相，再利用腐蝕液去處富硼相，可以使 得玻璃隔膜在最薄處導(dǎo)通，形成納米尺度的連通孔，而用于形成硼硅玻璃隔膜的流道是微 米級(jí)，因此形成的是連通有微米流道和納米流道的跨微納尺度集成流道。該方法過程簡(jiǎn)單， 不需要特別的設(shè)備，成本較低。2.本發(fā)明采用高溫釋氣劑成型，放氣過程可控(通過調(diào)節(jié)溫度和溫度維持時(shí)間)， 可以調(diào)節(jié)玻璃流道的尺寸，從而使得玻璃隔膜的厚度可控。采用高溫釋氣劑避免了刻蝕高 深寬比的槽形成玻璃微腔所帶來的工藝復(fù)雜和高能高成本的問題，而且方法簡(jiǎn)單、可靠。3.本發(fā)明利用硼硅玻璃在不同溫度下其微結(jié)構(gòu)隨分相處理時(shí)間的變化。隨分相過 程的進(jìn)行，SiO2結(jié)構(gòu)單元的非橋氧之間逐漸脫氧，聚集程度逐漸提高，富硅相中的BO3結(jié) 構(gòu)與氧結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)锽O4結(jié)構(gòu)并進(jìn)入富鈉硼相，兩相成分差逐漸增大，分相是擴(kuò)散傳質(zhì)的 結(jié)果。在較高的分相溫度下，玻璃結(jié)構(gòu)調(diào)整較快，因而更早地接近分相的平衡態(tài)。4.發(fā)明通過在硼硅玻璃微流道上分別連接有熱成型的球形玻璃泡，然后在之間形 成硼硅玻璃隔膜，這種方法更容易控制膜的厚度的大小。其原因在于球形玻璃泡的尺寸更 容易計(jì)算和控制大小。通過調(diào)節(jié)玻璃泡尺寸大小也可以調(diào)節(jié)玻璃隔膜的厚度。相對(duì)于改變 玻璃流道的尺寸來控制玻璃隔膜的尺寸更方便。5.本發(fā)明基于傳統(tǒng)MEMS加工工藝，首先在Si片上加工欲成型的微腔和微流道淺 槽結(jié)構(gòu)，特定的區(qū)域填充高溫釋氣劑，再用陽(yáng)極鍵合工藝將Pyrex7740玻璃覆蓋到該淺槽 上形成密閉微腔，然后加熱使得玻璃融化，高溫釋氣劑釋放出氣體，氣體通過微流道傳輸?shù)?各個(gè)微腔中，腔內(nèi)外壓力差使得熔融玻璃形成玻璃球形微腔或玻璃微流道。6.根據(jù)制備微腔和微流道的要求，調(diào)整微腔和微流道的尺寸比，當(dāng)微腔和微流道 尺寸接近時(shí)，熱成型時(shí)微腔和微流道所受的表面張力接近，成型高度接近，當(dāng)微腔尺寸遠(yuǎn)大 于微流道時(shí)，熱成型時(shí)玻璃微流道所受的表面張力遠(yuǎn)大于微腔，玻璃微流道很難成型圓柱 形微流道，此時(shí)硅上微流道僅起導(dǎo)通氣體的作用。針對(duì)玻璃熱成型存在的此特性，我們可以 在淺流道處濺射引線，填平玻璃流道，克服封裝真空器件由于引線引起的臺(tái)階問題。采用高 溫釋氣劑釋提供氣源用于成型玻璃球形微腔和玻璃微流道，具有成本低，方法簡(jiǎn)單，成型高 度高，球形度好的特點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)刻蝕深寬比較大的深腔需要采用干法工藝，花費(fèi)大量的時(shí) 間，通常需要幾十個(gè)小時(shí)，工藝成本也較高。高溫釋氣劑通常都有殘留物，殘留物通常不容 易被帶入流道的其它部分，本發(fā)明通過在離玻璃隔膜較遠(yuǎn)處放置高溫釋氣劑，有效的避免 了對(duì)納米流道的污染。本發(fā)明也可以采用局部填充高溫釋氣劑，高溫成型過后，通過劃片工 藝可以將污染的區(qū)域去除。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)就在于借助高溫釋氣劑來產(chǎn)生高壓，同時(shí)又避免 殘留物對(duì)MEMS微流道的污染。7.本發(fā)明采用濕法工藝在硅上刻蝕淺槽，其成本更低?，F(xiàn)有技術(shù)需要刻蝕深寬比 較高的較深的硅腔以提供足夠的氣體。濕法腐蝕工藝難以獲得較大的深寬比。在刻蝕較深 的微腔時(shí)，其成本較高，耗時(shí)較長(zhǎng)且深腔會(huì)產(chǎn)生穿孔現(xiàn)象。但是濕法工藝成本較低，工藝比 較成熟，在刻蝕淺槽方面具有低成本、高效率的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明不需要較大的深寬比，也不需 要大的深度，因此采用濕法工藝即可降低成本、提高效率。
8.本發(fā)明選用氫化鈦粉末，并對(duì)氫化鈦粉末在空氣中400攝氏度下進(jìn)行預(yù)處理。 通常氫化鈦粉末的熱分解溫度為400攝氏度，在空氣中進(jìn)行所述的熱處理后，氫化鈦粉末 的表面形成了致密的二氧化碳，在溫度未達(dá)到分解玻璃融化溫度之前，延緩了氫化鈦的分 解，從而避免了密閉腔內(nèi)的壓力過大。9.陽(yáng)極鍵合具有鍵合強(qiáng)度高，密閉性好的特點(diǎn)，本發(fā)明采用陽(yáng)極鍵合形成密閉空 腔，在第四步的加熱過程中不易發(fā)生泄漏而導(dǎo)致成型失敗。在溫度400°C，電壓直流600V的 鍵合條件下，陽(yáng)極鍵合能夠達(dá)到更好的密封效果。10.采用的退火工藝可以有效的消除Pyrex7740玻璃承受高溫正壓成型過程中形 成的應(yīng)力，從而使其強(qiáng)度韌性更高。在該條件下退火，既能有效退去應(yīng)力，還能夠使得微流 道腔的形狀基本無(wú)改變。11.本發(fā)明制備與Si的熱膨脹系數(shù)相當(dāng)?shù)腜yrex7740玻璃作為玻璃微流道結(jié)構(gòu)， 在制備微腔時(shí)不容易使鍵合好的圓片因熱失配產(chǎn)生損壞。


圖1為鍵合密封后硅、玻璃圓片結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為玻璃微腔熱成型后橫向截面示意圖。圖3為圖1中51、52部分的A向剖視示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，一種跨微納尺度集成流道的制備方法，第一步，在硼硅玻璃微流道41、 42之間制備硼硅玻璃隔膜6，第二步，對(duì)硼硅玻璃隔膜6進(jìn)行熱處理使玻璃分相，第三步，采 用腐蝕液對(duì)硼硅玻璃隔膜進(jìn)行腐蝕形成納米孔洞，使得硼硅玻璃微流道41、42之間連通， 從而得到跨微納尺度集成流道。上述技術(shù)方案中，在玻璃微流道上加工玻璃隔膜的方法為利用兩個(gè)玻璃流道壁 在熱成型過程中接觸擠壓，形成玻璃隔膜6。玻璃微流道熱成型的方法是第一步，在硅圓 片2上刻蝕硅槽流道，第二步，在硅槽1流道內(nèi)放置足量的高溫釋氣劑3，第三步，將玻璃圓 片與上述硅片鍵合使得硅槽流道形成密閉空間，第四步，將上述鍵合圓片加熱到玻璃軟化 溫度以上，高溫釋氣劑3釋放出的氣體使得玻璃熱成型形成流道1。局部熱處理的方法為 對(duì)硼硅玻璃隔膜的加熱溫度為660°C -730°C，使所述硼硅玻璃隔膜分相。采用腐蝕液對(duì)隔 膜進(jìn)行腐蝕的方法為采用鹽酸或氫氟酸溶液腐蝕。在硼硅玻璃微流道41、42上分別連接有熱成型玻璃泡51、52，在51、52之間形成硼 硅玻璃隔膜6。腐蝕納米孔洞的過程中，用以檢測(cè)孔洞是否穿透的方法為離子電流檢測(cè)法。 所采用的檢測(cè)溶液為IM的NaCl，IOmM的Tris，溶液pH值為7. 2，檢測(cè)離子電流所用的電極 為Ag/AgCl電極。完成腐蝕納米孔洞后，采用50mM的NaOH中和腐蝕液Hs，然后用ddH20 清洗殘留的腐蝕液。所獲得的孔徑可控制在5 30nm。所獲得的跨微納尺度的集成流道用來 進(jìn)行DNA分子檢測(cè)或者制備高密度空穴點(diǎn)陣生物芯片載體材料。實(shí)施例2，一種跨微納尺度集成流道的制備方法，第一步，在硼硅玻璃(可采用 Pyrex7740或D263等硼硅玻璃)微流道41、42之間制備硼硅玻璃隔膜6，第二步，對(duì)硼硅玻 璃隔膜6進(jìn)行熱處理使玻璃分相，第三步，采用腐蝕液對(duì)硼硅玻璃隔膜進(jìn)行腐蝕形成納米孔洞，使得硼硅玻璃微流道41、42之間連通，從而得到跨微納尺度集成流道。上述技術(shù)方案中，在玻璃微流道上加工玻璃隔膜的方法為利用兩個(gè)玻璃流道壁 在熱成型過程中接觸擠壓，形成玻璃隔膜6 ；本發(fā)明也可以在硼硅玻璃微流道41、42上分別 連接有熱成型玻璃泡51、52，在51、52之間形成硼硅玻璃隔膜6，通過控制玻璃氣泡的大小 來控制隔膜的厚度，而隔膜厚度的大小可以通過光刻尺寸來調(diào)節(jié)。玻璃微流道熱成型的方 法是第一步，在硅圓片2上刻蝕硅槽流道，第二步，在硅槽1流道內(nèi)放置足量的高溫釋氣 劑3，高溫釋氣劑采用氫化鈦、氫化鋯、碳酸鈣粉末，粉末粒度小于5微米，高溫釋氣劑的放 氣量可以根據(jù)其熱分解動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行計(jì)算，由溫度和時(shí)間等參數(shù)決定，這里所謂的足量 是指能夠使得后續(xù)步驟中兩個(gè)玻璃流道的璧或者玻璃泡能夠形成大于半球的體積，并且在 氣壓的作用下使得互相擠壓的玻璃璧得到較薄的厚度，例如微米尺度和亞微米尺度，譬如 1微米，2微米，0. 5微米，0. 8微米，0. 07微米，第三步，將玻璃圓片與上述硅片鍵合使得硅 槽流道形成密閉空間，鍵合工藝可采用陽(yáng)極鍵合工藝，陽(yáng)極鍵合的溫度為400攝氏度，電壓 為600V，第四步，將上述鍵合圓片加熱到玻璃軟化溫度以上，對(duì)于Pyrex7740玻璃，可加熱 到850-900攝氏度，高溫釋氣劑3釋放出的氣體使得玻璃熱成型形成流道1。本實(shí)施例中， 為獲得較薄的厚度，與玻璃微流道41、42或者流道熱成型玻璃泡51、52對(duì)應(yīng)的硅槽之間的 距離為0. 5微米-10微米。優(yōu)選5微米，過厚的厚度難以形成較薄的玻璃璧，而過小的距離 也容易導(dǎo)致問題，一方面兩個(gè)硅流道之間的這部分局部鍵合困難，將不能形成隔膜，另一方 面，即時(shí)形成玻璃隔膜，也容易因厚度過薄而失去穩(wěn)定而破裂。局部熱處理的方法為對(duì)硼硅玻璃隔膜的加熱溫度為660°C _730°C，例如680攝氏 度，690攝氏度，700攝氏度，710攝氏度，使所述硼硅玻璃隔膜分相，形成幾納米至幾十納米 的富硼相。采用腐蝕液對(duì)硼硅玻璃隔膜進(jìn)行腐蝕的方法為采用鹽酸或氫氟酸溶液腐蝕， 為避免過度腐蝕，可在其中加入緩沖劑，氯化銨或者氟化銨，降低對(duì)玻璃其它部分的腐蝕速 度，從而在玻璃隔膜最窄處率先形成納米孔洞。腐蝕納米孔洞的過程中，用以檢測(cè)孔洞是否穿透的方法為離子電流檢測(cè)法。所采 用的檢測(cè)溶液為IM的NaCl，IOmM的Tris，溶液pH值為7. 2，檢測(cè)離子電流所用的電極為 Ag/AgCl電極。完成腐蝕納米孔洞后，采用50mM的NaOH中和腐蝕液Hs，然后用ddH20清 洗殘留的腐蝕液。所獲得的孔徑可控制在5 30nm。所獲得的跨微納尺度的集成流道用來 進(jìn)行DNA分子檢測(cè)或者制備高密度空穴點(diǎn)陣生物芯片載體材料。讓DNA分子先進(jìn)入微米流 道，再通過納米孔洞可有效實(shí)現(xiàn)DNA分子的批量檢測(cè)，方法更簡(jiǎn)單，檢測(cè)效率更高。實(shí)施例3，一種跨微納尺度集成流道的制備方法，第一步，在Pyrex7740微流道41、 42之間制備硼硅玻璃隔膜6 首先在硅圓片2上刻蝕兩個(gè)不連通的硅流道，硅流道的深度為 60-100微米，寬度為500微米，長(zhǎng)度為3000微米，兩個(gè)硅流道接近部分分別連接有正方形或 圓形槽，800微米，正方形或圓形槽之間的最小距離為5微米，然后，在硅流道1內(nèi)放置足量 的高溫釋氣劑3 (可以在遠(yuǎn)離正方形或圓形槽的硅流道的另一端放置)，質(zhì)量為15-1000微 克，高溫釋氣劑采用氫化鈦，粉末粒度小于5微米，接著，將玻璃圓片與上述硅片鍵合使得 硅槽流道形成密閉空間，鍵合工藝可采用陽(yáng)極鍵合工藝，陽(yáng)極鍵合的溫度為400攝氏度，電 壓為600V，最后，將上述鍵合圓片加熱到880攝氏度，高溫釋氣劑3釋放出的氣體使得玻璃 熱成型形成流道1，并在硼硅玻璃微流道41、42上的玻璃泡51、52之間通過互相擠壓形成玻 璃隔膜6，隔膜厚度為0. 05微米-5微米。
第二步，對(duì)硼硅玻璃隔膜6進(jìn)行熱處理使玻璃分相，局部熱處理的方法為對(duì)硼硅 玻璃隔膜進(jìn)行加熱加熱溫度為710攝氏度，例如可以采用酒精噴燈或者激光加熱的方法 進(jìn)行，使所述硼硅玻璃隔膜分相，形成幾納米至幾十納米的富硼相。第三步，采用腐蝕液對(duì)硼硅玻璃隔膜進(jìn)行腐蝕形成納米孔洞，使得硼硅玻璃微流 道分別于41、42連通的玻璃泡51、52之間的硼硅玻璃隔膜連通，從而得到跨微納尺度集成 流道。采用腐蝕液對(duì)硼硅玻璃隔膜進(jìn)行腐蝕的方法為采用鹽酸或氫氟酸溶液腐蝕，為避 免過度腐蝕，可在其中加入緩沖劑，氯化銨或者氟化銨，降低對(duì)玻璃其它部分的腐蝕速度， 從而在玻璃隔膜最窄處率先形成納米孔洞。腐蝕納米孔洞的過程中，用以檢測(cè)孔洞是否穿 透的方法為離子電流檢測(cè)法。所采用的檢測(cè)溶液為IM的NaCl，IOmM的Tris，溶液pH值為 7. 2，檢測(cè)離子電流所用的電極為Ag/AgCl電極。完成腐蝕納米孔洞后，采用50mM的NaOH 中和腐蝕液Hs，然后用ddH20清洗殘留的腐蝕液。所獲得的孔徑可控制在5 30nm。所獲 得的跨微納尺度的集成流道用來進(jìn)行DNA分子檢測(cè)或者制備高密度空穴點(diǎn)陣生物芯片載 體材料。讓DNA分子先進(jìn)入微米流道，再通過納米孔洞可有效實(shí)現(xiàn)DNA分子的批量檢測(cè)，方 法更簡(jiǎn)單，檢測(cè)效率更高。本發(fā)明進(jìn)行玻璃分相時(shí)的熱控制選擇了 710°C的分相溫度，并將 分相后的試樣放入采用lmol/L的鹽酸(用NH4Cl)做緩沖劑或者40% NH4F/49%的HF溶液腐 蝕。然后經(jīng)過水洗、脫水的處理，能夠獲得孔徑為5 30nm的納米孔。實(shí)施例4，熱成型制備玻璃微流道的制造方法，包括以下步驟
第一步，采用干濕氧結(jié)合的方法在單面拋光的硅圓片上氧化5000A的氧化層，拋光面 旋涂AZ P4620光刻膠，曝光顯影去除需要刻蝕微槽表面的光刻膠。利用Si微加工工藝在4 英寸Si圓片上刻蝕微腔和微流道淺槽，微流道將淺槽連接起來，所用硅片可以是標(biāo)準(zhǔn)厚度 的硅片，厚度為500微米，所述淺槽的深度為60 100微米，微腔為2000微米寬的方形槽， 微流道槽為口徑為50微米的條形槽，槽長(zhǎng)5毫米，連接相鄰兩個(gè)微腔方形槽，所述Si圓片 上圖案結(jié)構(gòu)的微加工工藝為濕法腐蝕工藝，所用的腐蝕液為TMAH溶液，濃度為10%，溫度為 90攝氏度，刻蝕時(shí)間為1. 5 2. 5h,
第二步，在數(shù)個(gè)微腔淺槽中放置適量的高溫釋氣劑氫化鈦，可以用粒度較小的化學(xué)純 (質(zhì)量百分比濃度為99%)，顆粒直徑為5 10微米，根據(jù)圓片微腔總體積和成型溫度下高 溫釋氣劑氫化鈦分解速率為參考，內(nèi)置氫化鈦質(zhì)量為250微克，滿足圓片50個(gè)微腔所需的 成型體積(氫化鈦在400攝氏度下空氣中進(jìn)行預(yù)處理，處理時(shí)間為M小時(shí))。第三步，將上述Si圓片與PyreX7740玻璃圓片(一種硼硅玻璃的品牌，美國(guó)康 寧-corning公司生產(chǎn)，市場(chǎng)可購(gòu)得，通常已經(jīng)經(jīng)過拋光，其尺寸與Si圓片相同)在0. 5Pa 下陽(yáng)極鍵合，使Pyrex7740玻璃上的上述淺槽形成密封腔體，鍵合表面在鍵合前應(yīng)該保持 高度清潔和極小的表面粗糙度，以滿足常規(guī)鍵合的要求，按照陽(yáng)極鍵合或其他鍵合的工藝 要求進(jìn)行常規(guī)清洗和拋光，所述的陽(yáng)極鍵合工藝條件為溫度400°C，電壓600V。第四步，將上述鍵合好的圓片在一個(gè)大氣壓下加熱至710°C，在該溫度下保溫 lOmin，高溫釋氣劑快速熱分解，氣體擴(kuò)散至整個(gè)密封系統(tǒng)，各微腔內(nèi)部壓強(qiáng)平衡，壓腔內(nèi) 外壓力差使軟化后的玻璃形成與上述微腔圖案結(jié)構(gòu)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，微槽尺寸相同，成型時(shí)相 應(yīng)的玻璃微腔成型是受的表面張力相同，成型的玻璃微腔尺寸基本相同，而微流道尺寸和 微腔尺寸相差40倍，表面張力相差40倍，由于表面張力的影響，相同的內(nèi)壓，微流道成型 高度將相當(dāng)?shù)?。冷卻到常溫25°C，得到圓片級(jí)球形微腔，再將圓片置入退火爐，560°C保溫30min，然后緩慢風(fēng)冷至常溫(譬如25°C )，常壓(一個(gè)大氣壓)下退火消除應(yīng)力。將制備好的玻璃納米孔用于單分子DNA檢測(cè)或高密度空穴點(diǎn)陣生物芯片載體材 料，可顯著提高檢測(cè)效率，降低制備和檢測(cè)成本，而且流道在必要的清洗后，可以重復(fù)使用， 進(jìn)一步降低成本。實(shí)施例5，一種跨微納尺度集成流道的制備方法，其步驟包括
第一步，利用Si微加工工藝在Si圓片2上刻蝕特定的淺槽1和微流道4圖案，微槽與 微流道相連，微槽圖形可為方形或圓形圖案，微槽和微流道尺寸比依據(jù)制備需求而調(diào)整。第 二步，選擇特定位置的微槽放置足量的高溫釋氣劑3。第三步，將上述Si圓片與PyreX7740 玻璃圓片在空氣中或者真空中陽(yáng)極鍵合，使Pyrex7740玻璃上的上述淺槽形成密封腔體。 第四步，將上述鍵合好的圓片在空氣中加熱至690°C或710°C，6h，高溫釋氣劑因受熱分解 產(chǎn)生大量氣體，微流道將氣體傳輸?shù)礁鱾€(gè)微槽內(nèi)，密封腔體內(nèi)的正壓力使得密封腔體對(duì)應(yīng) 的熔融玻璃呈圓形球腔51與圓形球腔52接觸界面形成玻璃隔膜，冷卻至常溫，退火。第五 步，將分相后的試樣放入lmol/L的鹽酸和緩沖劑NH4Cl或者40% NH4F/49%的HF溶液中腐 蝕，并用離子電流檢測(cè)玻璃納米孔是否穿透。第六步，將上述處理完的試樣進(jìn)行水洗、脫水， 直至溶液的PH值為7，在100°C下干燥12h，獲得5rniT30nm的納米孔。上述技術(shù)方案中，高溫釋氣劑優(yōu)選為氫化鈦，將氫化鈦在400攝氏度下空氣中進(jìn) 行預(yù)處理，處理時(shí)間為5-M小時(shí)?？涛g的淺槽的深度為50-100微米。利用玻璃微腔在熱 成型過程中界面接觸的方法形成玻璃隔膜。微流道成型的加熱溫度為690°C或710°C，使玻 璃的分相易于制備合適孔徑的納米孔。采用腐蝕液對(duì)隔膜進(jìn)行腐蝕的方法為采用lmol/L 的鹽酸(用NH4Cl)做緩沖劑或者40% NH4F/49%的HF溶液腐蝕。腐蝕納米孔洞的過程中，用 以檢測(cè)孔洞是否穿透的方法為離子電流檢測(cè)法，所采用的檢測(cè)溶液為IM的NaCl，IOmM的 Tris，溶液pH值為7.2，檢測(cè)離子電流所用的電極為Ag/AgCl電極。完成腐蝕納米孔洞后， 采用50mM的NaOH中和腐蝕液Hs，然后用ddH20清洗殘留的腐蝕液。
權(quán)利要求
1.一種跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于第一步，在硼硅玻璃微流道 (41), (42)之間制備硼硅玻璃隔膜(6)，第二步，對(duì)硼硅玻璃隔膜(6)進(jìn)行熱處理使玻璃 分相，第三步，采用腐蝕液對(duì)硼硅玻璃隔膜進(jìn)行腐蝕形成納米孔洞，使得硼硅玻璃微流道 (41), (42)之間連通，從而得到跨微納尺度集成流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于在玻璃微流道 上加工玻璃隔膜的方法為利用兩個(gè)玻璃流道壁在熱成型過程中接觸擠壓，形成玻璃隔膜 (6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于玻璃微流道熱 成型的方法是第一步，在硅圓片( 上刻蝕硅槽流道，第二步，在硅槽(1)流道內(nèi)放置足量 的高溫釋氣劑(3)，第三步，將玻璃圓片與上述硅片鍵合使得硅槽流道形成密閉空間，第四 步，將上述鍵合圓片加熱到玻璃軟化溫度以上，高溫釋氣劑C3)釋放出的氣體使得玻璃熱 成型形成流道(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于局部熱處理的 方法為對(duì)硼硅玻璃隔膜的加熱溫度為660°C -730°C，使所述硼硅玻璃隔膜分相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于采用腐蝕液對(duì) 隔膜進(jìn)行腐蝕的方法為采用鹽酸或氫氟酸溶液腐蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于在硼硅玻 璃微流道(41)、(42)上分別連接有熱成型玻璃泡(51)、(52)，在(51)、(52)之間形成硼硅 玻璃隔膜(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于腐蝕納米孔 洞的過程中，用以檢測(cè)孔洞是否穿透的方法為離子電流檢測(cè)法，所采用的檢測(cè)溶液為IM的 NaCl, IOmM的Tris，溶液pH值為7. 2，檢測(cè)離子電流所用的電極為Ag/AgCl電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于完成腐蝕納米 孔洞后，采用50mM的NaOH中和腐蝕液廣5s，然后用ddH20清洗殘留的腐蝕液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于所獲 得的孔徑可控制在5 30nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于所獲得的跨 微納尺度的集成流道用來進(jìn)行DNA分子檢測(cè)或者制備高密度空穴點(diǎn)陣生物芯片載體材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的跨微納尺度集成流道的制備方法，其特征在于高溫釋氣劑 為氫化鈦、碳酸鈣、氫化鋯中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種跨微納尺度集成流道的制備方法，屬于微納制造領(lǐng)域，具體步驟為第一步，在硼硅玻璃微流道之間制備硼硅玻璃隔膜，第二步，對(duì)硼硅玻璃隔膜進(jìn)行熱處理使玻璃分相，第三步，采用腐蝕液對(duì)硼硅玻璃隔膜進(jìn)行腐蝕形成納米孔洞，使得硼硅玻璃微流道之間連通，從而得到跨微納尺度集成流道。本發(fā)明通過硼硅玻璃流道在熱成型過程中腔壁互相擠壓過程中形成厚度為微米至亞微米甚至更薄的硼硅玻璃隔膜，對(duì)其進(jìn)行熱處理使硼硅玻璃分相，再利用腐蝕液去處富硼相，可以使得玻璃隔膜在最薄處導(dǎo)通，形成納米尺度的連通孔。該方法過程簡(jiǎn)單，不需要特別的設(shè)備，成本較低，流道可重復(fù)使用。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102086021SQ201010620619
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者于慧, 劉靖東, 尚金堂, 羅新虎, 蔣明霞 申請(qǐng)人:東南大學(xué)