功能化微机械器件中所含流体管道的方法、含其的微机械器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于使微机械器件中的流体管道(1b)功能化的方法，所述流体管道的壁包括不透明层。为此目的，本发明专利技术提供一种用于使设置有流体管道的微机械器件功能化的方法，所述流体管道包括外围壁(5)，所述外围壁具有在所述管道外面的表面(2)和内表面(3)，所述内表面限定流体能在其中循环的空间(1b)，所述外围壁至少部分地包括硅层(5a)。所述方法包括下列步骤：a)提供器件，所述器件的外围壁(5)至少部分地包括至少局部具有大于100nm且小于200nm，有利地为160～180nm厚度(e)的硅层(5a)；c)至少硅烷化所述流体管道的内表面；d)通过在所述壁上具有大于100nm且小于200nm，有利地为160～180nm厚度的点处使所述外围壁曝光，而至少在硅烷化器件的内表面上局部地、选择性地光去保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于使一个或多个流体管道功能化的方法，所述流体管道覆盖有例如由硅制成的不透明壁。本专利技术还涉及一种包含能被功能化的流体管道的器件，并且还涉及它们的生产方法。
技术介绍
在下文的描述中，表述“流体管道”应理解意为包括外围壁的管状结构，该外围壁横向限定流体能在其中循环的空间，并且包括入口和出口。流体管道的横剖面能为任何恒定的或不沿着管道的形状(圆形、多边形等)。毛细管、导管、管路都是本专利技术中使用的流体管道概念的同义词。表面的功能化(functionalization)是将一个或多个兴趣分子紧固到表面上,从而它/它们保留它/它们的所有或部分性质的操作。因此，表面的功能化以兴趣分子及用于将它紧固到表面上的相关方法都能提供为前提。在现有技术中已知若干类型的表面功能化方法。传统地，它们主要是通过化学反应使将被功能化的表面修饰，该化学反应旨在产生关于探针分子能被再活化的官能团。然后所述探针分子用于识别靶体，最终检测靶体的出现。在这些表面功能化中遇到的主要困难在于反应性化学官能团的选择，使这些官能团结合以实现使探针在支撑物(support)表面上不动。例如，必须考虑支撑物表面的化学特性。在硅基底的情况下，广泛使用硅烷类分子。然后使用表现出能通过表面的硅烷醇和可以或不可以被可能经化学修饰过的探针分子掩盖的反应性官能团与由硅制成的支撑物反应的硅烷官能团。一旦将硅烷固定在支撑物的表面上，通过利用互补的反应性官能团使上述探针分子定位于硅烷分子上。为了在例如由硅制成的支撑物上限定必须经历功能化的区域，传统地利用通过自动机(或“点射(spotting)”)的局部反应的技术，该技术能精确定位硅烷的喷射以及因此限定通过不同特性的硅烷功能化的连续区域和孤立区域。尽管如此，在点射不能到达的支撑物表面的情况下不能考虑该技术，特别是在旨在使位于密封腔体内表面上的表面区域离散的情况下。使用这种假设，能提供例如，在将支撑物放入更复杂的器件中之前局部改变支撑物表面的可润湿性以随后优选地将包括硅烷的试剂导向可润湿性的改性区域。此外，能通过引入电连接的并且能用于电嫁接的金属触点来修饰支撑物表面。然而，上述技术需要对表面的结构进行显著的修饰，增加了已经足够复杂的微机械器件的生产的复杂性。还存在具有被光致变性的基团掩盖的官能团的硅烷。固定到支撑物表面上后，所述硅烷被去保护以释放官能团，该官能团自身对于由探针分子携带的互补官能团是反应性的。通过利用选择性曝光(insolation),光去保护(photodeprotection)能被局部化并且能区分支撑物表面上的区域。使用这种类型的硅烷，应该明白需要使表面容易获得曝光条件，由此当将被选择性功能化的表面形成闭合腔体的部分，且该闭合腔体的壁是不透明的，例如由硅制成或由另一种不透明材料制成时，出现问题。大部分通过已知的光化学装置功能化的方法应用于直接光照进行光化学反应的平面表面的功能化。因为上述表面的光照是直接的，支撑物的特性仅涉及化学反应本身，而不涉及通过光照活化它的可能性。因此使用的支撑物能由塑料、玻璃、硅或任何其他不透明的材料制成。毛细管形式或通道形式的闭合腔体(例如流体管道)的内部或管状支撑物的内部的功能化需要使用对光照透明的材料。事实上，为光照流体管道的内表面，光必须穿过壁，这构成间接光照表面。其中，一种用于使其中具有毛细管形式的基底功能化的方法已经在文件W02006/024722中描述。通过利用紫外灯曝光将化合物的反应性官能团去保护，然后使毛细管的活化表面与兴趣生物分子的溶液接触，产生毛细管的功能化。充分活化的毛细管必须由玻璃制成并且对UV光透明。总之，因此在如微机械器件中能遇到的，在闭合腔体内，特别是在覆盖有硅层或其他不透明材料的流体管道内，不能考虑将标准的功能化技术用于局部嫁接兴趣分子(例如，探针)。这些器件例如从文件FR2931549中已知。因此，需要提出一种有效的方法能使流体管道或通道功能化，该流体管道或通道包括至少一层不透明层的壁，即在本专利技术中该层对光去保护的光(通常为紫外光)不透明，该壁可以或可不包含在诸如申请FR2931549中描述的那种器件的器件中。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于使流体管道功能化的方法，所述流体管道的壁包括不透明层。因此，本专利技术的主题是一种用于使设置有流体管道的微机械器件功能化的方法，所述流体管道包括外围壁，所述外围壁具有在所述管道外部的表面和内表面，所述内表面限定流体能在其中循环的空间，所述外围壁至少部分地包括硅层；其特征在于，所述方法包括下列步骤a)提供器件，所述器件的外围壁至少部分地包括至少局部具有大于IOOnm且小于200nm，有利地具有160 180nm之间厚度的硅层；c)至少硅烷化所述流体管道的内表面；d)通过在具有大于IOOnm且小于200nm，有利地具有160 180nm之间的厚度的点处曝光所述外围壁，而至少在硅烷化的器件的内表面上局部地选择性光去保护。按照惯例，上述步骤按字母顺序进行。有利地，所述方法可包括步骤b):至少水化所述流体管道的内表面。有利地，所述器件是微机械器件，诸如以用作重量传感器的共振器为例。根据本专利技术的方法的具体特征，在硅烷化步骤前，水化所述流体管道的内表面。水化步骤可包括将所述器件浸入基于醇和金属氢氧化物的溶液或醇酸溶液中。根据本专利技术另一发展，在硅烷化前，所述流体管道的内表面通过氧等离子体处理。根据本专利技术的具体特征，硅烷化步骤可包括将所述器件浸入含光敏硅烷的溶液中。在所述娃烧化步骤中使用的娃烧可以是光敏轻基胺娃烧(oxyaminesilane)。根据本专利技术，表述“光敏硅烷”应理解意为包括能与硅类表面反应的硅烷化基团和保护用于嫁接探针分子的反应性官能团的光致不稳定基团的硅烷类分子。根据本专利技术的方法的其他具体特征所述曝光能通过紫外灯产生。优选该灯具有100W的功率，和20 25mW/cm2，优选大约24mW/cm2的强度；曝光能连续或同时进行；曝光时间通常在5 30秒之间；连续曝光能用穿过宽度能调节的机械孔径的紫外光线产生；连续曝光或同时曝光能在覆盖有对硅烷的照射波长不透过的图案层的器件上产生；连续曝光或同时曝光能通过利用包括能过滤UV光的微米图案的石英光刻掩模产生；连续曝光或同时曝光能通过与不透明图案掩模组合使用光刻掩模产生；通过光刻掩模或通过不透明图案曝光能同时以定模板(solid plate)产生。根据另一实施方式，本专利技术的方法还包括通过使由将被嫁接的分子和硅烷携带的成对的化学官能团结合(implement),将至少一个分子嫁接到固定在流体管道的至少一个表面上的硅烷上的步骤。换句话说，去保护的硅烷能与化学修饰或未化学修饰的探针分子反应以使所述探针分子在所述流体管道的内表面上固定。根据本专利技术的方法的其他特征将被嫁接的分子可以是选自核酸、脂质和/或蛋白质的大分子；将被嫁接的分子可以是低聚核苷酸类探针。根据又一实施方式，本专利技术的方法还可包括杂化步骤，随后是荧光模式读取步骤。根据又一实施方式，本专利技术的方法还可包括杂化步骤，随后是杂化的检测和/或表征步骤。具体地，该检测步骤能利用电子装置完成。本专利技术的另一目的是提供一种包含流体管道的微机械器件，所述流体管道的壁至少部分地包括不透明材料层，并且所述流体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.29 FR 10027061.一种方法，所述方法用于使设置有流体管道(Ib)的微机械器件功能化，所述流体管道(Ib)包括外围壁(5)，所述外围壁(5)具有在所述管道外部的表面(2)和内表面(3)，所述内表面(3)限定流体能在其中循环的空间(Ib)，所述外围壁至少部分地包括硅层(5a)，其特征在于，所述方法包括下列步骤 a)提供器件，所述器件的外围壁(5)至少部分地包括至少局部具有大于IOOnm且小于200nm，有利地具有160 180nm的厚度(e)的硅层(5a)； c)至少硅烷化所述流体管道的内表面； d)通过在具有大于IOOnm且小于200nm，有利地具有160 180nm之间的厚度(e)的点处曝光所述外围壁(5)，而至少在硅烷化的器件的内表面上局部地选择性光去保护。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括步骤b):至少水化所述流体管道的内表面。3.根据权利要求2所述的方法，其中，水化步骤包括将所述器件浸入基于醇和金属氢氧化物的溶液中。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，硅烷化步骤包括将所述器件浸入含光敏硅烷的溶液中。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述硅烷化步骤中使用的硅烷是光敏羟基胺硅烷。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述曝光通过紫外灯产生。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述紫外灯具有100W的功率和20 25mW/cm2之间，优选24mW/cm2的强度。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述步骤d)中的曝光连续地进行。9.根据权利要求8所述的方法，其中，连续曝光用穿过宽度能调节的机械孔径的紫外光线产生。10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在所述步骤d)中的曝光通过光刻掩模或不透明图案作为定模板产生。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述曝光在覆盖有对所述硅烷的照射波长不透过的图案层的器件上产生。12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述曝光通过使用包括能过滤紫外光的微米级图案的石英光刻掩模产生。13.根据权利要求11和12所述的方法，其中，所述曝光通过与不透明图案掩模组合使用光刻掩模来产生。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括下列步骤 e)通过使由将被嫁接的分子和所述流体管道的至少一个表面携带的成对的化学官能团结合，将至少一个分子嫁接到所述流体管道的所述至少一个表面上。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述将被嫁接的分子是选自核酸、脂质和/或蛋白质的大分子。16.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述步骤e)中，所述将被嫁接的分子是低聚核苷酸探针。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括随后是荧光模式读取步骤的杂化步骤。18.一种用于实施根据权利要求1 17中任一项所述的方法的微机械器件，所述器件设置有包括外围壁(5)的流体管道(Ib)，所述外围壁(5)具有在所述管道外部的表面(2)和内表面(3)，所述内表面(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：文森特·阿加什，安东尼·欧昂，弗朗索瓦丝·维内，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：
国别省市：