微针结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种微针结构及其制备方法，其中，微针结构包括硅衬底、实心针体及亲水性薄膜，通过在实心针体表面形成亲水性薄膜，可将硅材质的实心针体表面由疏水性转变成亲水性，实现微针结构的表面亲水化修饰，从而能够在挤压药液时，将药液有效的导入到渗透通道内，以大幅提高药液的导入效率。本发明专利技术制备工艺简单，成本低廉，适合大批量制造，在微纳加工、生物医学领域等具有应用前景。物医学领域等具有应用前景。物医学领域等具有应用前景。

【技术实现步骤摘要】
微针结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件领域，涉及一种微针结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统给药方式是口服给药和静脉注射给药，它们是很方便的给药方式，可以满足大部分药物的需求。但是，这两种给药方式也有各自的缺点。口服给药由于要经过胃肠等消化道，因此经过新陈代谢的作用，很多药物尤其是蛋白质类药物的药效降低；静脉注射给药不仅需要专业人员操作，而且会给病人造成疼痛感，不适用于长期连续给药。为了克服上述局限性，利用微机械加工(MEMS)技术制作的微针用于给药领域，开拓了一种新的给药方式—微针透皮给药，不仅可用于大分子蛋白质类药物给药，而且满足了无痛、微创、连续给药的需求。
[0003]虽然微针在皮肤上造成了真正的物理通道，但由于微针尺寸比较小(微米级)，对皮肤造成的损害很小。按照理想情况，微针只要刺穿角质层，药物就可以渗入皮肤内，进入血液循环系统，从而微针的理想设计长度只需几十微米，但实际上现在研究的微针长度都在几百微米甚至数毫米，即已到达表皮层甚至真皮层，但数据显示应用者仍无痛感，原因可能是小体积的微针触碰到神经的几率较低，使得微针产生的疼痛感比静脉注射产生的疼痛感轻。进一步的，如果微针与微泵和微流控芯片等组成智能给药系统，那么就可以实时监测病人需要的药物量，实现实时连续给药。
[0004]微针根据有无微流道可分为实心微针和通量微针，它们的给药方式各不相同，其中通量微针一般采用类似注射的方式给药，即通量微针一般为具有空心微针的结构，其通过将空心微针刺入皮肤后，用推注的方式将药液从通孔注射到皮下，虽然这种给药方式可以提高给药速率、实现连续给药，但其缺点在于由于需要在微针的针体上打孔，从而会造成针头脆弱，容易折断在皮肤里，既无法完成药液注射，还会对人体造成侵入伤害，从而与通量微针相较实心微针具有较高的安全性。
[0005]目前，基于MEMS技术制作的微针的材料一般为硅材料，但由于硅材料本身具有疏水特性，从而在实心微针的应用中，当挤压药液时，实心微针会将药液向两侧排开，导致大部分药液不能有效导入到皮肤内。
[0006]因此，提供一种微针结构及其制备方法，实属必要。

技术实现思路

[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种微针结构及其制备方法，用于解决现有技术中硅材质的微针表面的疏水特性所造成的药液难以导入皮肤的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种微针结构的制备方法，包括以下步骤：
[0009]提供硅衬底，所述硅衬底的晶面为(100)；
[0010]于所述硅衬底上形成抗蚀层；
[0011]在所述抗蚀层上形成光刻胶层，并图形化所述光刻胶层，形成光刻胶窗口，且所述光刻胶窗口显露部分所述抗蚀层；
[0012]图形化所述抗蚀层，形成抗蚀层窗口，以显露部分所述硅衬底；
[0013]通过刻蚀液对所述硅衬底进行各向异性湿法刻蚀，形成实心针体，并去除所述光刻胶层及抗蚀层；
[0014]于所述实心针体表面形成亲水性薄膜。
[0015]可选地，所述亲水性薄膜包括氧化硅层，形成所述氧化硅层的方法包括热氧化法或化学气相沉积法。
[0016]可选地，当采用热氧化法形成所述亲水性薄膜时，工艺条件包括在氧化气氛下加热至1000℃～1100℃。
[0017]可选地，所述亲水性薄膜包括厚度为0.1μm～1μm的氧化硅层。
[0018]可选地，所述抗蚀层包括氧化硅层或氮化硅层。
[0019]可选地，所述刻蚀液包括KOH溶液或TMAH溶液。
[0020]本专利技术还提供一种微针结构，所述微针结构包括：
[0021]硅衬底；
[0022]实心针体，所述实心针体位于所述硅衬底的表面上；
[0023]亲水性薄膜，所述亲水性薄膜覆盖所述实心针体。
[0024]可选地，所述亲水性薄膜包括厚度为0.1μm～1μm的氧化硅层。
[0025]可选地，所述实心针体的针高为50μm～1000μm；所述实心针体的针尖尺寸为10μm～100μm；所述实心针体的针底尺寸为200μm～250μm。
[0026]可选地，在所述硅衬底的表面上，所述实心针体构成实心针体阵列，且所述实心针体阵列的密度为10根/cm2～400根/cm2。
[0027]如上所述，本专利技术的微针结构及其制备方法，其中，微针结构包括硅衬底、实心针体及亲水性薄膜，通过在实心针体表面形成亲水性薄膜，可将硅材质的实心针体表面由疏水性转变成亲水性，实现微针结构的表面亲水化修饰，从而能够在挤压药液时，将药液有效的导入到渗透通道内，以大幅提高药液的导入效率。本专利技术制备工艺简单，成本低廉，适合大批量制造，在微纳加工、生物医学领域等具有应用前景。
附图说明
[0028]图1显示为本专利技术实施例中制备微针结构的工艺流程示意图。
[0029]图2显示为本专利技术实施例中提供的硅衬底的结构示意图。
[0030]图3显示为本专利技术实施例中形成抗蚀层后的结构示意图。
[0031]图4显示为本专利技术实施例中形成图形化的光刻胶层后的结构示意图。
[0032]图5显示为本专利技术实施例中形成图形化的抗蚀层后的结构示意图。
[0033]图6显示为本专利技术实施例中进行各向异性湿法刻蚀后的结构示意图。
[0034]图7显示为本专利技术实施例中去除抗蚀层后的结构示意图。
[0035]图8显示为本专利技术实施例中形成亲水性薄膜后的结构示意图。
[0036]元件标号说明
[0037]101
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硅衬底
[0038]102
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抗蚀层
[0039]1021
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抗蚀层窗口
[0040]103
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光刻胶
[0041]1031
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光刻胶窗口
[0042]104
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实心针体
[0043]105
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亲水性薄膜
具体实施方式
[0044]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0045]如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0046]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微针结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供硅衬底，所述硅衬底的晶面为(100)；于所述硅衬底上形成抗蚀层；在所述抗蚀层上形成光刻胶层，并图形化所述光刻胶层，形成光刻胶窗口，且所述光刻胶窗口显露部分所述抗蚀层；图形化所述抗蚀层，形成抗蚀层窗口，以显露部分所述硅衬底；通过刻蚀液对所述硅衬底进行各向异性湿法刻蚀，形成实心针体，并去除所述光刻胶层及抗蚀层；于所述实心针体表面形成亲水性薄膜。2.根据权利要求1所述的微针结构的制备方法，其特征在于：所述亲水性薄膜包括氧化硅层，形成所述氧化硅层的方法包括热氧化法或化学气相沉积法。3.根据权利要求2所述的微针结构的制备方法，其特征在于：当采用热氧化法形成所述亲水性薄膜时，工艺条件包括在氧化气氛下加热至1000℃～1100℃。4.根据权利要求1所述的微针结构的制备方法，其特征在于：所述亲水性薄膜包括厚度为0.1μm～1μm的氧化硅层...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑成，徐德辉，荆二荣，
申请(专利权)人：上海烨映微电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：