[发明专利]一种用于生物医学电化学检测的三维微电极及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微加工技术制作的用于生物医学电化学检 测的三维微电极结构及其制作方法。

背景技术

在生物检测技术中，常见的方法包括荧光标记法和电化学检测方 法。荧光标记法需要尺寸较大的光检测设备，因此难以微型化，无法 集成到微芯片上。电化学检测方法由于其灵敏度高、选择性好、可微 型集成化、对检测样品的混浊度要求低、成本低、功耗低、适合利用 微组装技术实现等优点，目前正吸引越来越多研究人员的研究兴趣。

用于电化学检测的主要设备是电化学微电极。通常情况下，电化 学微电极被设置在微芯片流道的下表面的氧化钝化层上，但也有一些 PCR(聚合酶链式反应)生物微芯片出于某些原因将电极设置于微流 道或微腔的上表面。设置在下表面的微电极只有一个表面接触流体， 接触面积较小；而设置于上表面的微电极有时悬于液面以上，难以接 触到待测流体。

为了让微电极与流体有更好的接触，需要一种技术，使得在相同 的电极尺寸下增大微电极与微流体的有效接触面积。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一方面提出一种电化学三维微电极 结构，包括：衬底；在该衬底表面形成的双金属结构，其中该双金属 结构从所述衬底翘起。

本发明的另一方面提供一种制作电化学三维微电极结构的方法， 包括：

利用微加工技术，在衬底表面制作牺牲层和具有内应力的双层金 属结构；

去除牺牲层，从而将制作于衬底表面的电化学微电极金属释放， 使其通过所述内应力的作用产生背离衬底表面的翘曲，从而形成一种 三维立体微电极结构。

在本发明的一个实施例中，所述电极是成对结构。

在本发明的另一实施例中，所述电极是单边结构。

在本发明的另一实施例中，所述电极是双电极结构。

在本发明的另一实施例中，所述电极是三电极结构。

按照本发明的技术方案，由于采用了平面微加工技术，电极的形 状和相互位置可以进行灵活组合，而不限于上述的结构形式。

利用本发明的技术方案，可以以简单的方法制作一种可用于微流 控芯片中电化学检测的三维立体微电极结构。在该方法中，利用双层 金属微结构内应力，通过牺牲层技术，得到三维立体微电极。该电极 可以与待检流体有更好的接触。

附图说明

下面结合附图对本发明的原理和最佳实施方式进行说明。附图及 其所表示的实施方式的目的仅仅是为了描述本发明的原理，而不是要 以任何方式来将本专利申请的范围限制于所述具体实施方式。其中：

图1示出本发明的双金属结构去除牺牲层之前的剖面图；

图2示出本发明的双金属结构去除牺牲层之后的剖面图；

图3示出本发明的双电极对结构的俯视图；

图4示出本发明的双电极单边结构的俯视图；

图5示出本发明的三电极结构的俯视图。

具体实施方式

图1示出本发明的双金属结构去除牺牲层之前的剖面图，图2示 出本发明的双金属结构去除牺牲层之后的剖面图。如图1所示，在去 除所述牺牲层之前，本发明的双金属结构电化学三维微电极包括：衬 底；在衬底表面上形成的牺牲层；以及在牺牲层上形成的双金属层。 其中该双金属层包括结合在一起的第一子金属层1第二子金属层2。 该第一子金属层1和第二子金属层2的物理属性应当使得由二者结合 所形成的双金属层在所述电化学三维微电极的工作温度下具有一种 内应力，该内应力使得所述双金属层产生向背离所述衬底的方向翘曲 的趋势。

如图2所示，当去除所述牺牲层之后，所述双金属层被释放，从 而在所述内应力的作用下翘曲，使得其一端离开所述衬底。这样的结 构使得所述电极在与被测流体接触时，接触面积显著扩大，从而改善 测量的精确度和灵敏度。

为了保证所述电极在发生翘曲之后不至于完全脱离所述衬底，在 本发明的实施例中，所述牺牲层仅仅覆盖衬底表面的一部分，而在衬 底表面未被所述牺牲层覆盖的区域，所述双金属层与所述衬底紧密结 合，即使在双金属层的其余部分被释放而发生翘曲之后，该紧密结合 的部分仍然可以保证所述双金属层与衬底联结成一个完整的器件。