微流控芯片及其制备方法技术

本公开实施例提出一种微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片的芯片单元包括：CMOS衬底；形成于该CMOS衬底之上的微电极层；形成于该CMOS衬底之上并覆盖该微电极层的亲水层；形成于该亲水层之上的亲脂层；该亲脂层和亲水层具有从该亲脂层的顶部贯穿至该微电极层的上表面的孔。本公开实施例既能保证水溶液的润湿，实现电路导通，同时能保证有机双性分子实现自组装，实现高的良率，并且可以实现在单个芯片中设置千万级单元的可能，同时兼容CMOS工艺，可以提高量产精度控制，降低量产成本。降低量产成本。降低量产成本。

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片及其制备方法


[0001]本公开属于基因测序芯片领域，具体而言，涉及一种微流控芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]基因测序领域的纳米孔基因测序仪是用于将核酸序列信号转化为电流信号的核心部件。该技术是用微流控芯片和对应的专属信号处理芯片进行基因测序的前沿应用技术。本公开的专利技术人发现，目前的情况来说，用于基因测序的微流控芯片还存在多个方面的技术难点，例如：芯片单元尺寸的微小化、电路导通性能、与纳米孔生化系统的生物相容性、生产良率和量产成本等。

技术实现思路

[0003]本公开实施例提供一种微流控芯片及其制备方法，用于对上述多个方面的技术难点之一进行改进。
[0004]第一方面，本公开实施例提出一种微流控芯片，包括芯片单元，所述芯片单元包括：
[0005]CMOS衬底；
[0006]形成于所述CMOS衬底之上的微电极层；
[0007]形成于所述CMOS衬底之上并覆盖所述微电极层的亲水层；
[0008]形成于所述亲水层之上的亲脂层；
[0009]其中，所述亲脂层和亲水层具有从所述亲脂层的顶部贯穿至所述微电极层的上表面的孔。
[0010]在可选的实施方式中，所述微电极层包括：
[0011]形成于所述CMOS衬底之上的金属层；
[0012]形成于所述金属层之上的电极层，所述电极层包括MG电极材料，所述M包括Ti、V、Ta、Mo过渡金属中至少一种，G包括N、O元素中的至少一种。
[0013]在可选的实施方式中，位于所述亲脂层的孔的侧壁从所述亲脂层的顶部向所述亲脂层的底部垂直延伸，使得位于所述亲脂层的孔的顶部和底部的开口尺寸相同。
[0014]在可选的实施方式中，位于所述亲脂层的孔的侧壁从所述亲脂层的顶部向所述亲脂层的底部倾斜延伸，使得位于所述亲脂层的孔的顶部的开口尺寸大于或小于底部的开口尺寸。
[0015]在可选的实施方式中，位于所述亲水层的孔的侧壁从所述亲水层的顶部向所述亲水层的底部垂直延伸，使得位于所述亲水层的孔的顶部和底部的开口尺寸相同。
[0016]在可选的实施方式中，位于所述亲水层的孔的侧壁从所述亲水层的顶部向所述亲水层的底部倾斜延伸，使得位于所述亲水层的孔的顶部的开口尺寸大于或小于底部的开口尺寸。
[0017]在可选的实施方式中，该微流控芯片还包括：形成于所述亲水层之上的介电保护
层，所述亲脂层形成于所述介电保护层之上。
[0018]在可选的实施方式中，所述亲水层包括二氧化硅SiO2、二氧化钛TiO2、二氧化锆ZrO2、三氧化二铝Al2O3材料中至少一种。
[0019]在可选的实施方式中，所述亲脂层包括聚对二甲苯Pyralene、特氟龙Teflon、环烯烃类共聚物COC、类金刚石膜DLC、聚亚酰胺PI、环氧型光刻胶SU8中至少一种。
[0020]第二方面，本公开实施例提出一种微流控芯片，包括芯片单元，所述芯片单元包括：
[0021]CMOS衬底；
[0022]形成于所述CMOS衬底之上的微电极层；
[0023]形成于所述CMOS衬底之上并环绕所述微电极层的亲水层；
[0024]形成于所述亲水层和微电极层之上的亲脂层；
[0025]其中，所述亲脂层具有从顶部贯穿至所述微电极层的上表面的孔。
[0026]在可选的实施方式中，所述微电极层包括：
[0027]形成于所述CMOS衬底之上的金属层；
[0028]形成于所述金属层之上的电极层，所述电极层包括MG电极材料，所述M包括Ti、V、Ta、Mo过渡金属中至少一种，G包括N、O元素中的至少一种。
[0029]在可选的实施方式中，所述亲水层包括二氧化硅SiO2、二氧化钛TiO2、二氧化锆ZrO2、三氧化二铝Al2O3材料中至少一种。
[0030]在可选的实施方式中，所述亲脂层包括聚对二甲苯Pyralene、特氟龙Teflon、环烯烃类共聚物COC、类金刚石膜DLC、聚亚酰胺PI、环氧型光刻胶SU8中至少一种。
[0031]第三方面，本公开实施例提出一种微流控芯片的制备方法，包括：
[0032]在CMOS衬底之上形成微电极层；
[0033]在所述CMOS衬底和所述微电极层之上形成亲水层；
[0034]在所述亲水层之上形成亲脂层；
[0035]在所述亲脂层和亲水层中形成从所述亲脂层的顶部贯穿至所述微电极层的上表面的孔。
[0036]在可选的实施方式中，在CMOS衬底之上形成微电极层包括：
[0037]在所述CMOS衬底之上形成金属层；
[0038]在所述金属层之上形成电极层，所述电极层包括MG电极材料，所述M包括Ti、V、Ta、Mo过渡金属中至少一种，G包括N、O元素中的至少一种。
[0039]在可选的实施方式中，在所述亲脂层和亲水层中形成从所述亲脂层的顶部贯穿至所述微电极层的上表面的孔包括：通过光刻、刻蚀工艺在所述亲脂层刻蚀图形，形成从所述亲脂层的顶部到所述亲脂层的底部的孔，使得位于所述亲脂层的孔的顶部和底部的开口尺寸相同。
[0040]在可选的实施方式中，在所述亲脂层和亲水层中形成从所述亲脂层的顶部贯穿至所述微电极层的上表面的孔包括：通过光刻、刻蚀工艺在所述亲脂层刻蚀图形，形成从所述亲脂层的顶部到所述亲脂层的底部的孔，使得位于所述亲脂层的孔的顶部的开口尺寸大于或小于底部的开口尺寸。
[0041]在可选的实施方式中，在所述亲脂层和亲水层中形成从所述亲脂层的顶部贯穿至
所述微电极层的上表面的孔进一步包括：通过光刻、刻蚀工艺在所述亲水层刻蚀图形，形成从所述亲水层的顶部到所述亲水层的底部的孔，使得位于所述亲水层的孔的顶部和底部的开口尺寸相同。
[0042]在可选的实施方式中，在所述亲脂层和亲水层中形成从所述亲脂层的顶部贯穿至所述微电极层的上表面的孔进一步包括：通过光刻、刻蚀工艺在所述亲水层刻蚀图形，形成从所述亲水层的顶部到所述亲水层的底部的孔，使得位于所述亲水层的孔的顶部的开口尺寸大于或小于底部的开口尺寸。
[0043]在可选的实施方式中，所述亲水层包括二氧化硅SiO2、二氧化钛TiO2、二氧化锆ZrO2、三氧化二铝Al2O3材料中至少一种。
[0044]在可选的实施方式中，所述亲脂层包括聚对二甲苯Pyralene、特氟龙Teflon、环烯烃类共聚物COC、类金刚石膜DLC、聚亚酰胺PI、环氧型光刻胶SU8中至少一种。
[0045]本公开实施例的微流控芯片及其制备方法通过在芯片单元的底部和顶部分别采用与纳米孔生化系统相容性好的亲水材料和亲脂材料，既能保证水溶液的润湿，实现电路导通，确保超级电容电极材料充分发挥其电压驱动能力，同时能保证有机双性分子实现自组装，实现高的良率。此外，通过对芯片单元结构的合理设计和工艺优化，可以实现直径低于5微米的单元尺寸，从而可以实现在单个芯片中设置千万级单元的可能，实现高通量测序的目的，并且同时兼容CMOS工艺，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括芯片单元，所述芯片单元包括：CMOS衬底；形成于所述CMOS衬底之上的微电极层；形成于所述CMOS衬底之上并覆盖所述微电极层的亲水层；形成于所述亲水层之上的亲脂层；其中，所述亲脂层和亲水层具有从所述亲脂层的顶部贯穿至所述微电极层的上表面的孔。2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微电极层包括：形成于所述CMOS衬底之上的金属层；形成于所述金属层之上的电极层，所述电极层包括MG电极材料，所述M包括Ti、V、Ta、Mo过渡金属中至少一种，G包括N、O元素中的至少一种。3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，位于所述亲脂层的孔的侧壁从所述亲脂层的顶部向所述亲脂层的底部垂直延伸，使得位于所述亲脂层的孔的顶部和底部的开口尺寸相同。4.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，位于所述亲脂层的孔的侧壁从所述亲脂层的顶部向所述亲脂层的底部倾斜延伸，使得位于所述亲脂层的孔的顶部的开口尺寸大于或小于底部的开口尺寸。5.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，位于所述亲水层的孔的侧壁从所述亲水层的顶部向所述亲水层的底部垂直延伸，使得位于所述亲水层的孔的顶部和底部的开口尺寸相同。6.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，位于所述亲水层的孔的侧壁从所述亲水层的顶部向所述亲水层的底部倾斜延伸，使得位于所述亲水层的孔的顶部的开口尺寸大于或小于底部的开口尺寸。7.如权利要求1-6任一项所述的微流控芯片，其特征在于，还包括：形成于所述亲水层之上的介电保护层，所述亲脂层形成于所述介电保护层之上。8.如权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，所述亲水层包括二氧化硅SiO2、二氧化钛TiO2、二氧化锆ZrO2、三氧化二铝Al2O3材料中至少一种。9.如权利要求8所述的微流控芯片，其特征在于，所述亲脂层包括聚对二甲苯Pyralene、特氟龙Teflon、环烯烃类共聚物COC、类金刚石膜DLC、聚亚酰胺PI、环氧型光刻胶SU8中至少一种。10.一种微流控芯片，其特征在于，包括芯片单元，所述芯片单元包括：CMOS衬底；形成于所述CMOS衬底之上的微电极层；形成于所述CMOS衬底之上并环绕所述微电极层的亲水层；形成于所述亲水层和微电极层之上的亲脂层；其中，所述亲脂层具有从顶部贯穿至所述微电极层的上表面的孔。11.如权利要求10所述的微流控芯片，其特征在于，所述微电极层包括：形成于所述CMOS衬底之上的金属层；形成于所述金属层之上的电极层，所述电极层包括MG电极材料，所述M包括Ti、V、Ta、Mo
过渡金属中的至少一种，G包括N、O元素中的至少一种。12.如权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述亲水层包括二氧化硅SiO2、二氧化钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏云鹏，邹耀中，邓杨，江鹏，顾佳烨，
申请(专利权)人：成都今是科技有限公司，
类型：发明
国别省市：