共布线微电极阵列芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种共布线微电极阵列芯片及其制备方法；该微电极阵列芯片的微电极阵列结构层包括以光栅阵列结构排布的若干微电极以及叠加在所述光栅阵列上的呈点状阵列结构排布的若干微电极。本发明专利技术的芯片利用共布线原理和光刻套刻技术，采用具有光栅阵列结构的第一掩模板、具有点状阵列结构的第二掩模板，通过金属沉积工艺、离子束刻蚀技术、湿法刻蚀工艺等制备而得。本发明专利技术实现了将多种不同微电极阵列集于一芯片上，充分利用了生物芯片的效率，降低了成本，能够满足不同细胞、不同用途的生物检测和记录；由于电极的引线布局与商用微电极芯片的完全一致，还使得其在检测时具有良好的兼容性和通用性，是一种可标准化和批量化生产的电极阵列芯片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及细胞微电极阵列芯片及其制备方法；具体涉及一种。
技术介绍
微电极是在20世纪30、40年代发展起来的。微电极的发现，迅速地为可兴奋组织的显微生理学研究奠定了基础((1)Thomas CA, Springer PA, Loeb GE, Berwald-NetterY.0kun LM.1972.A miniature microelectrode array to monitor the bioelectricactivity of cultured cells.Exp Cell Res.74:61-66 ； (2)Boven K_H，Fejtl M,M 6llerA,Nisch W,Stett A.0n Micro-Electrode Array Revival.1n:Baudry M,TaketaniM.eds.Advances in Network Electrophysiology Using Mult1-Electrode Arrays.New York:Springer Press ；2006:24-37) 0显微生理学不仅有可能研究高等动物器官深部的最小细胞的活动，而且能研究这些细胞的各个部分的活动。经典的细胞电生理记录方法的缺点是难以实现长时程测量，也难以实现对细胞网络的多位点同时测量。近年来，随着胞外电生理研究的不断深入和半导体微机械加工技术的发展，传感器件的微型化和集成化为细胞的微环境测试和电生理研究提供了强有力的手段。采用先进的微电子集成电路制造技术，以半导体硅、玻璃为基底材料的多记录点微电极阵列技术迅速发展，产品的成功率和重复性问题得到了较好的解决。这种电极具有体积小、记录点多、结构形式多样化、性能稳定可靠等特点。((3) Shahaf G, Marom S.2001.Learning in networks of cortical neurons.J Neurosc1.21,8782-8788 ； (4)Stegenga J, LeFeber J, Marani E, Rutten WL.2009.Theeffect of learning on bursting.1EEE Trans Biomed Eng.56,1220-1227.)例如，电极可以在二维、甚至三维脑区中同时检测多达上百个记录点的场电位和神经细胞的Unit电位。这些微电极阵列通常根据特定的适用对象，设计一种结构，采用MEMS技术，制备出电极阵列芯片。当细胞的大小、种类改变时，该芯片不再适用，只能重新制作，导致成本增高、效率降低、资源浪费。本专利技术提出一种共布线微电极的设计与制备方法。首先设计一基本掩模板(第一掩模板)，作为微电极阵列芯片的母模板，在此基础上，再设计一款不同排列方式的点阵结构掩模板(第二掩模板)；利用光刻套刻技术，通过离子束刻蚀技术、湿法腐蚀技术、金属沉积等工艺，获得多种排列方式、多种间距距离的微电极阵列结构，可用于不同体积、多种细胞、多数据采集点的记录和测量等。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中细胞检测中所用电极，设计结构简单、用途单一等不足，提供一种。本专利技术的电极阵列芯片是一种微机械加工技术(MEMS)的微电极阵列芯片，是一种结构新颖、简单实用、操作方便、灵敏度高、可用于多种检测对象的电极阵列芯片；该电极阵列可标准化和批量化生产，可对大量不同体积细胞进行多项生物活性指标连续快速分析，试样和试剂消耗量小，操作简单易行。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:本专利技术涉及一种共布线微电极阵列芯片，包括绝缘基底、微电极阵列结构层、对电极、参比电极、引线及触点，所述微电极阵列结构层包括以光栅阵列结构排布的若干微电极以及叠加在所述光栅阵列上的呈点状阵列结构排布的若干微电极。优选地，所述光栅阵列结构微电极的线宽为10 μ m,间距为30 μ m,长度为1000?3000 μ mD优选地，所述点状阵列结构微电极之间的纵向间距为30 μ m的η倍，η可为1?14中任一整数，横向间距为0?3000 μ m。本专利技术还涉及一种上述的共布线微电极阵列芯片的制备方法，所述方法包括如下步骤:A、在绝缘基底上沉积一层金属膜，采用具有光栅阵列结构的第一掩模板，利用光刻技术，所需光刻胶图形；B、利用光刻胶作为掩模,米用离子束刻蚀技术，开出金属层窗口 ；去除光刻胶，获得光栅电极阵列芯片；C、在所述光栅电极阵列芯片上沉积Si02薄膜；采用具有点状阵列结构的第二掩模板，利用光刻套刻技术，获得所需光刻胶图形；D、利用光刻胶作为掩模，采用湿法刻蚀Si02，开出金属层的窗口 ；去除光刻胶，SP得所述共布线微电极阵列芯片。优选地，步骤A中，所述绝缘基底为石英玻璃。优选地，步骤A中，所述沉积金属为Pt,所述金属膜的厚度为200nm?300nm。优选地，步骤A中，所述第一掩模板上光栅阵列的线宽为ΙΟμπι，间距为30μπι。光刻技术使用普通光刻设备，紫外光作为曝光波长，曝光方式采用接触式曝光。优选地，步骤Β中，所述离子束刻蚀的刻蚀时间为2?6分钟，屏栅束流为30mA，固定电压为500V。优选地，步骤C中，所述Si02薄膜的厚度为30nm?300nm。优选地，步骤C中，所述第二掩模板上点状阵列的纵向间距为30 μ m的η倍，η为1?14中任一整数，横向间距为0?3000 μ m。光刻套刻时使用普通光刻设备，紫外光作为曝光波长，曝光方式采用接触式曝光。优选地，步骤D中，所述湿法刻蚀Si02采用的刻蚀液为，每100ml的刻蚀液中，氢氟酸为5?10ml，氟化氨为5克?20克，余量为水。优选地，所述共布线微电极阵列芯片选用的引线为Pt引线。本专利技术与现有技术相比具有以下优点:1)本专利技术采用微机械加工技术，利用共布线原理和光刻的套刻技术，可方便制备出多种排列方式的电极，使设计的电极芯片，能够满足不同细胞、不同用途的生物检测和记录等；将多种不同微电极阵列集于一芯片上，充分利用了生物芯片的效率，降低了成本，而且电极的引线布局与商用微电极芯片的完全一致，便于本专利技术芯片在用于检测时，兼容性和通用性。2)本专利技术提供一种结构新颖、简单实用、操作方便、灵敏度高、可用于多种检测对象、实时检测的电极阵列芯片；该电极阵列可标准化和批量化生产，可对大量不同体积细胞进行多项生物活性指标连续快速分析，试样和试剂消耗量小，操作简单易行。3)从制备工艺上，电极材料与引线材料的一致，使得导电性优异、抗氧化能力强；石英基底层选用透光度高的石英玻璃，其厚度在1_，为芯片提供了较好的支撑；电极做得比较薄，保证基底的光滑。本芯片材料具有良好的生物相容性及抗腐蚀性能，这保证了芯片的可靠性，也提高了细胞检测的安全性。【附图说明】通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为第一掩模板中的光栅阵列结构不意图；图2为第一掩模板的微电极结构示意图；图3为第二掩模板的微电极阵列结构示意图，其中，a)、b)、c)分别为不同排列，不同间距的阵列结构；图4为第一掩模板和第二掩模板套刻时的微电极阵列结构不意图；其中，1为电极阵列，2为电极引线连接处，3为对准线，4为焊接点，5为点阵微电极。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共布线微电极阵列芯片，包括绝缘基底、微电极阵列结构层、对电极、参比电极、引线及触点，其特征在于，所述微电极阵列结构层包括以光栅阵列结构排布的若干微电极以及叠加在所述光栅阵列上的呈点状阵列结构排布的若干微电极。

【技术特征摘要】
1.一种共布线微电极阵列芯片，包括绝缘基底、微电极阵列结构层、对电极、参比电极、引线及触点，其特征在于，所述微电极阵列结构层包括以光栅阵列结构排布的若干微电极以及叠加在所述光栅阵列上的呈点状阵列结构排布的若干微电极。2.如权利要求1所述的共布线微电极阵列芯片，其特征在于，所述光栅阵列结构微电极的线宽为?ο μ m,间距为30 μ m,长度为1000~3000 μ m。3.如权利要求2所述的共布线微电极阵列芯片，其特征在于，所述点状阵列结构微电极之间的纵向间距为30 μ m的η倍，η为1~14中任一整数，横向间距为0~3000 μ m。4.一种如权利要求1所述的共布线微电极阵列芯片的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:A、在绝缘基底上沉积一层金属膜，采用具有光栅阵列结构的第一掩模板，利用光刻技术，所需光刻胶图形；B、利用光刻胶作为掩模，采用离子束刻蚀技术，开出金属膜层窗口；去除光刻胶，获得光栅电极阵列芯片；C、在所述光栅电极阵列芯片上沉积Si02薄膜；采用具有点状阵列结构的第二掩模板，利用光刻套刻技术，获得所需光刻胶图形；D、利用光刻胶作为掩模，采用湿法刻蚀Si02，开出金属层的窗口；去除光刻胶，即得所述共布线微电极阵列芯片。5.如权利要求4所述的共布线微电极阵列芯片的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海华，王庆康，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：