[发明专利]一种超细空心微针芯片的制备方法

说明书

一种超细空心微针芯片的制备方法，以硅基片为主体，采用半导体制造技术，先制造出超细针体结构，再制造出针尖斜面，然后从硅基片背部打开连通针面的通道。本发明提供的空心硅针，在深硅蚀刻过程中，氮化硅能够加快内部蚀刻反应，使得针体更细；在此基础上，利用Si晶面各向异性湿法刻蚀出针尖和针面角度，使得针体更易穿透皮肤组织，从而进行给药。

技术领域

本发明涉及医疗及半导体微细加工技术领域，特别涉及一种超细空心微针芯片的制备方法。

背景技术

空心微针管在离子发射源、喷墨打印机、透皮给药装置等新型仪器中具有广泛的应用前景。例如，离子喷射型电推进系统中的工质在电场力作用下，离子化后由空心微针管阵列喷出以实现推力，由于产生推力与工质喷射流速直接相关，针管的微流管道尺寸则决定了离子喷射推力的下限与分辨率。因此、如何制作高精度的空心微针管是实现电推进技术的关键问题。

另外，在透皮给药技术中，大量研究表明微针阵列可高效的将药物传输至皮下并具有无痛、无创或微创、与易操作的特点。微针可以分为实心微针与空心微针管两种类型，而具有微流通道的空心微针管可用于长期连续大剂量给药，并且可以结合流体泵以实现更加灵活的给药方式，从而在透皮给药领域具有更加广泛的应用前景。

目前用于空心微针管制作的各种材料主要包括硅、金属和聚合物，利用MEMS加工工艺中的光刻与刻蚀技术制作而成。例如从US2005011 858A1、US200617 2541 A1或者CN1526454A中公开的用于制作中空硅材料微针管阵列的方法。此外JP2011072695A公开了一种用于制造聚合物中空微针管阵列的方法。利用热印工艺进行制造，并利用飞秒激光器在针中制造通孔。

随着近年来电推进器的发展需要更小的离子喷射推力下限与分辨率，需减小所用的中空微针管的微流管道直径，并提升工艺一致性以减小推力误差。同时，需进一步减小微针管的尖端尺寸以降低工质的电离电压。缩小的针管尖端在透皮给药过程中可以极大的降低创伤。但是，现有制造方法一次性加工拥有纳米级直径微流管道和几微米直径针管尖端的中空微针管阵列比较困难，利用飞秒激光加工技术可分别加工出较小直径的微流管道微针管，但加工成本较高，加工耗时较长，加工精度同时受限于所用激光的波长。

所以，针对现有技术存在的不足，有必要设计一种超细空心微针芯片的制备方法，以解决上述问题。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种超细空心微针芯片的制备方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种超细空心微针芯片的制备方法，步骤如下：

a.在硅基片的正面生长二氧化硅，在二氧化硅上淀积氮化硅；

b.在氮化硅上利用光刻工艺形成用以在硅基片上形成针体结构的遮挡胶膜；

c.利用干法刻蚀技术去除遮挡胶膜外的氮化硅，露出二氧化硅，再利用湿法蚀刻技术去除掉露出的二氧化硅，露出硅基片；

d.利用深硅刻蚀技术，对露出的硅基片进行各向异性刻蚀，在硅基片上刻蚀沟槽，形成针体结构；

e.依次去除余下的遮挡胶膜、氮化硅和二氧化硅，再于硅基片表面镀上一层氮化硅隔绝层，作为下一步湿法刻蚀的保护层；

f.用ICP-RIE反应去除硅基层正面的氮化硅隔绝层，保留硅基层背面和沟槽的氮化硅隔绝层；

g.利用Si晶面各向异性湿法刻蚀出针尖和针面角度；

h.湿法移除余下的氮化硅隔绝层；

i.在硅基层的正面涂覆针尖保护层；

j.在硅基层的背面利用光刻工艺形成用以在针面上开出通道的异形胶膜；

k.从硅基层的背面刻蚀深孔通道，将异形胶膜的图形转移到针面，打通针面，得到针管结构；

l.移除异形胶膜和针尖保护层，得到超细空心微针芯片。