JP2013034991A - Porous particles and method of making the same - Google Patents

Porous particles and method of making the same Download PDF

Info

Publication number
JP2013034991A
JP2013034991A JP2012196070A JP2012196070A JP2013034991A JP 2013034991 A JP2013034991 A JP 2013034991A JP 2012196070 A JP2012196070 A JP 2012196070A JP 2012196070 A JP2012196070 A JP 2012196070A JP 2013034991 A JP2013034991 A JP 2013034991A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
porous
region
support
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012196070A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mauro Ferrari
フェラーリ,マウロ
Xuewu Liu
リュウ,シューウ
Ming-Cheng Cheng
チェン,ミン−チェン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ohio State University Research Foundation
University of Texas System
Original Assignee
Ohio State University Research Foundation
University of Texas System
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US11/836,004 external-priority patent/US20080311182A1/en
Application filed by Ohio State University Research Foundation, University of Texas System filed Critical Ohio State University Research Foundation
Publication of JP2013034991A publication Critical patent/JP2013034991A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0087Galenical forms not covered by A61K9/02 - A61K9/7023
    • A61K9/0097Micromachined devices; Microelectromechanical systems [MEMS]; Devices obtained by lithographic treatment of silicon; Devices comprising chips
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B81C99/0075Manufacture of substrate-free structures
    • B81C99/008Manufacture of substrate-free structures separating the processed structure from a mother substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • C09C1/3081Treatment with organo-silicon compounds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • A61K9/1605Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/1611Inorganic compounds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • A61K9/1682Processes
    • A61K9/1694Processes resulting in granules or microspheres of the matrix type containing more than 5% of excipient
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0111Bulk micromachining
    • B81C2201/0115Porous silicon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/62Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14Pore volume

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide particles having two porous surface regions of different properties and to provide a method of making particles.SOLUTION: The method of making porous particles including a part of a first porous layer and a second porous layer on the surface includes steps of: providing a substrate having a surface; forming a first porous layer in the substrate; patterning one or more particles on the substrate; forming in the substrate a second porous layer having a porosity larger than that of the first porous layer; and releasing the patterned one or more particles from the substrate, wherein the releasing comprises breaking the second porous layer.

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
[0001] 米国政府はこの発明において支払い済みのライセンス(paid−up license)ならびに、限られた状況において特許所有者に、国防総省により与えられる助成金番号W81XWH−04−2−0035およびNASAにより与えられる助成金番号SA23−06−017の条件により提供される正当な条件において他のものに許可を与えることを要求する権利を有する。
Description of research and development funded by the federal government
[0001] The US government granted a paid-up license in this invention and, in limited circumstances, to patent holders with grant number W81XWH-04-2-0035 and NASA awarded by the Department of Defense Have the right to request permission to others in the right conditions provided by the conditions of grant number SA23-06-017.

[0002] 本出願は概してナノテクノロジーの分野に関し、特に、多孔性粒子およびその製造方法に関する。   [0002] The present application relates generally to the field of nanotechnology, and in particular to porous particles and methods for their production.

[0003] 多孔性粒子、例えば多孔性のケイ素粒子および多孔性のシリカ粒子は、薬物送達用のキャリヤーとして用いられることを含む多くの用途を有する。例えば、多孔性のケイ素粒子およびその製造方法が次の文書で開示されている:米国特許第6,355,270号および第6,107,102号;米国特許公開第2006/0251562号;Cohen et al., Biomedical Microdevices 5:3, 253-259, 2003; Meade et al., Advanced Materials, 2004, 16(20), 1811-1814; Thomas et al. Lab Chip, 2006, 6, 782-787; Meade
et al., phys. stat. sol. (RRL) 1(2), R71-R-73 (2007); Salonen et al. Journal of
Pharmaceutical Sciences 97(2), 2008, 632-653; Salonen et al. Journal of Controlled Release 2005, 108, 362-374。
[0003] Porous particles, such as porous silicon particles and porous silica particles, have many uses, including being used as a carrier for drug delivery. For example, porous silicon particles and methods for their production are disclosed in the following documents: US Pat. Nos. 6,355,270 and 6,107,102; US Patent Publication No. 2006/0251562; Cohen et al. al., Biomedical Microdevices 5: 3, 253-259, 2003; Meade et al., Advanced Materials, 2004, 16 (20), 1811-1814; Thomas et al. Lab Chip, 2006, 6, 782-787; Meade
et al., phys.stat.sol. (RRL) 1 (2), R71-R-73 (2007); Salonen et al. Journal of
Pharmaceutical Sciences 97 (2), 2008, 632-653; Salonen et al. Journal of Controlled Release 2005, 108, 362-374.

[0004] 新規のタイプの多孔性粒子およびそれらを作る新規の方法が必要とされている。   [0004] There is a need for new types of porous particles and new methods of making them.

米国特許第6,355,270号US Pat. No. 6,355,270 米国特許第6,107,102号US Pat. No. 6,107,102 米国特許公開第2006/0251562号US Patent Publication No. 2006/0251562

Cohen et al., Biomedical Microdevices 5:3, 253-259, 2003Cohen et al., Biomedical Microdevices 5: 3, 253-259, 2003 Meade et al., Advanced Materials, 2004, 16(20), 1811-1814Meade et al., Advanced Materials, 2004, 16 (20), 1811-1814 Thomas et al. Lab Chip, 2006, 6, 782-787Thomas et al. Lab Chip, 2006, 6, 782-787 Meade et al., phys. stat. sol. (RRL) 1(2), R71-R-73 (2007)Meade et al., Phys.stat.sol. (RRL) 1 (2), R71-R-73 (2007) Salonen et al. Journal of Pharmaceutical Sciences 97(2), 2008, 632-653Salonen et al. Journal of Pharmaceutical Sciences 97 (2), 2008, 632-653 Salonen et al. Journal of Controlled Release 2005, 108, 362-374Salonen et al. Journal of Controlled Release 2005, 108, 362-374

[0005] 1態様は外表面により定められる本体を含む粒子であり、ここで本体は第1多孔性領域ならびに第2多孔性領域を含み、それは小孔の密度、小孔の大きさ、小孔の形状、小孔の電荷、小孔の表面の化学的性質、および小孔の方向性からなるグループから選択される少なくとも1種類の特性において第1領域と異なる。   [0005] One embodiment is a particle comprising a body defined by an outer surface, wherein the body comprises a first porous region as well as a second porous region, which comprises a pore density, a pore size, a pore size. And at least one characteristic selected from the group consisting of the shape of the hole, the charge of the small hole, the chemical nature of the surface of the small hole, and the directionality of the small hole.

[0006] 別の態様は複数の粒子を含む組成物であり、ここで複数の内のそれぞれの粒子は外表面により定められる本体を含み、ここで本体は第1多孔性領域ならびに第2多孔性領域を含み、それは小孔の密度、小孔の大きさ、小孔の形状、小孔の電荷、小孔の表面の化学的性質、および小孔の方向性からなるグループから選択される少なくとも1種類の特性において第1領域と異なる。   [0006] Another aspect is a composition comprising a plurality of particles, wherein each particle in the plurality includes a body defined by an outer surface, wherein the body comprises a first porous region as well as a second porosity. A region comprising at least one selected from the group consisting of pore density, pore size, pore shape, pore charge, pore surface chemistry, and pore orientation It differs from the first region in the characteristics of the type.

[0007] さらに別の態様は外表面により定められる本体を含む粒子であり、ここで本体はウェットエッチングされた多孔性領域を含み、かつ粒子はウェットエッチングと関係する核形成層を含まない。   [0007] Yet another aspect is a particle comprising a body defined by an outer surface, wherein the body comprises a porous region that has been wet etched and the particle does not comprise a nucleation layer associated with wet etching.

[0008] さらに別の態様はそれぞれが外表面により定められる本体を有する複数の粒子を含む組成物であり、ここで本体はウェットエッチングされた多孔性領域を含み、かつ粒子はウェットエッチングと関係する核形成層を含まない。   [0008] Yet another aspect is a composition comprising a plurality of particles each having a body defined by an outer surface, wherein the body comprises a wet etched porous region, and the particles are associated with wet etching. Does not include nucleation layer.

[0009] さらに別の態様は、多孔性粒子を作る方法であって、次のことを含む方法である:表面を有する支持体を提供する;支持体において第1多孔性層を形成する;支持体上で1個以上の粒子をパターン形成する(patterning);支持体において第1多孔性の多孔度よりも大きい多孔度を有する第2多孔性層を形成する;およびパターン形成された1個以上の粒子を支持体から解放する、ここで解放は第2多孔性層の破壊を含み、解放された1個以上の粒子は第1多孔性層の少なくとも一部を含む。さらに別の態様は、多孔性粒子を作る方法であって、次のことを含む方法である:表面を有する支持体を提供する;支持体において第1多孔性層をウェットエッチングにより形成する;ウェットエッチングと関係する核形成層を除去する;支持体の表面上で1個以上の粒子をパターン形成する;およびパターン形成された1個以上の粒子を支持体から解放する、ここで解放された1個以上の粒子は第1多孔性層の少なくとも一部を含む。   [0009] Yet another aspect is a method of making porous particles, the method comprising: providing a support having a surface; forming a first porous layer on the support; Patterning one or more particles on the body; forming a second porous layer on the support having a porosity greater than the porosity of the first porosity; and one or more patterned The particles are released from the support, wherein the release includes breaking of the second porous layer, and the released one or more particles include at least a portion of the first porous layer. Yet another aspect is a method of making porous particles, comprising: providing a support having a surface; forming a first porous layer on the support by wet etching; wet Removing the nucleation layer associated with the etching; patterning one or more particles on the surface of the support; and releasing the patterned one or more particles from the support; The one or more particles include at least a portion of the first porous layer.

[0010] 図1(A)は、電解研磨により支持体から粒子を解放することを含む、多孔性粒子を製作する方法を概略的に図説する。[0010] FIG. 1 (A) schematically illustrates a method of making porous particles that includes releasing particles from a support by electropolishing. 図1(B)は、電解研磨により支持体から粒子を解放することを含む、多孔性粒子を製作する方法を概略的に図説する。FIG. 1 (B) schematically illustrates a method of making porous particles that includes releasing particles from a support by electropolishing. [0011] 図2(A)は、解放多孔性層(release porous layer)の形成により支持体から粒子を解放することを含む、多孔性粒子を製作する方法を概略的に図説する。[0011] FIG. 2 (A) schematically illustrates a method of making porous particles that includes releasing particles from a support by forming a release porous layer. 図2(B)は、解放多孔性層(release porous layer)の形成により支持体から粒子を解放することを含む、多孔性粒子を製作する方法を概略的に図説する。FIG. 2 (B) schematically illustrates a method of making porous particles that includes releasing particles from a support by forming a release porous layer. [0012] 図3は、支持体上の多孔性層の形成が粒子のパターン形成に先行する、多孔性粒子を製作する方法を概略的に図説する。[0012] FIG. 3 schematically illustrates a method of making porous particles, where formation of a porous layer on a support precedes particle patterning. [0013] 図4は、支持体上の多数の多孔性層の形成が粒子のパターン形成に先行する、多孔性粒子を製作する方法を概略的に図説する。[0013] FIG. 4 schematically illustrates a method of making porous particles, where the formation of multiple porous layers on a support precedes particle patterning. [0014] 図5は、支持体上の粒子のパターン形成が多数の多孔性層の形成に先行する、多孔性粒子を製作する方法を概略的に図説する。[0014] FIG. 5 schematically illustrates a method of making porous particles, where the patterning of the particles on the support precedes the formation of multiple porous layers. [0015] 図6は、裏側から見た1.2μmの多孔性ケイ素粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)画像である。差し込み図は接近して見た粒子の中央の領域における約30nmの小孔を示す。FIG. 6 is a scanning electron microscope (SEM) image of 1.2 μm porous silicon particles as seen from the back side. The inset shows a small hole of about 30 nm in the central region of the particle viewed closely. [0016] 図7は、上から見た長円形の断面を有する3μmのケイ素粒子のSEM画像である。FIG. 7 is an SEM image of 3 μm silicon particles having an oval cross section viewed from above. [0017] 図8は、半球状の形状を有する3.1μmの粒子のSEM画像である。差し込み図は細部を見た10nm未満の小孔を有する粒子の1つの表面を示す。FIG. 8 is an SEM image of 3.1 μm particles having a hemispherical shape. The inset shows one surface of a particle with small pores of less than 10 nm looking at the details. [0018] 図9Aは、核形成層を有する多孔性ケイ素フィルム(図9A〜B)および核形成層を有しない多孔性ケイ素フィルム(図9C)のSEM画像を示す。[0018] FIG. 9A shows SEM images of a porous silicon film with a nucleation layer (FIGS. 9A-B) and a porous silicon film without a nucleation layer (FIG. 9C). 図9Bは、核形成層を有する多孔性ケイ素フィルム(図9A〜B)および核形成層を有しない多孔性ケイ素フィルム(図9C)のSEM画像を示す。FIG. 9B shows SEM images of a porous silicon film with a nucleation layer (FIGS. 9A-B) and a porous silicon film without a nucleation layer (FIG. 9C). 図9Cは、核形成層を有する多孔性ケイ素フィルム(図9A〜B)および核形成層を有しない多孔性ケイ素フィルム(図9C)のSEM画像を示す。FIG. 9C shows SEM images of a porous silicon film with a nucleation layer (FIGS. 9A-B) and a porous silicon film without a nucleation layer (FIG. 9C). [0019] 図10は、ケイ素RIEエッチングにより形成された500nmの溝(trench)を有する3.2ミクロンのケイ素粒子のSEM画像を示す。[0019] FIG. 10 shows an SEM image of 3.2 micron silicon particles with a 500 nm trench formed by silicon RIE etching. [0020] 図11は、ケイ素エッチングにより形成された1.5μmの溝を有するケイ素粒子のSEM画像を示す。FIG. 11 shows an SEM image of silicon particles having 1.5 μm grooves formed by silicon etching. [0021] 図12は、ケイ素粒子の2枚のSEM画像を示す:左の画像は核形成層を有する粒子を示し、一方右の画像はRIEによりその上で核形成層が除去された粒子を示す。[0021] FIG. 12 shows two SEM images of silicon particles: the left image shows a particle with a nucleation layer, while the right image shows a particle on which the nucleation layer has been removed by RIE. Show. [0022] 図13は、縦方向に沿って2種類の異なる多孔性領域を有するケイ素粒子のSEM断面画像である。FIG. 13 is an SEM cross-sectional image of silicon particles having two different porous regions along the vertical direction.

[0023] 下記の文書は本発明の理解に役立つ可能性があり、これら全てをそのまま本明細書に援用する:
1)2007年10月25日に公表されたPCT公開第WO2007/120248号;
2)米国特許出願公開第2003/0114366号;
3)2006年12月20日に出願された米国特許出願第11/641,970号;
4)2007年10月10日に出願された米国特許出願第11/870,777号;
5)2008年2月20日に出願された米国特許出願第12/034,259号;
6)Tasciotti et al., Nature Nanotechnology, vol. 3, 151-158, 2008。
[0023] The following documents may be helpful in understanding the present invention, all of which are incorporated herein by reference in their entirety:
1) PCT Publication No. WO2007 / 120248 published on October 25, 2007;
2) US Patent Application Publication No. 2003/0114366;
3) US patent application Ser. No. 11 / 641,970 filed on Dec. 20, 2006;
4) US patent application Ser. No. 11 / 870,777 filed Oct. 10, 2007;
5) US patent application Ser. No. 12 / 034,259, filed on Feb. 20, 2008;
6) Tasciotti et al., Nature Nanotechnology, vol. 3, 151-158, 2008.

定義
[0024] 別途明記しない限り、”a”または”an”は1個以上を意味する。
[0025] ”ナノポーラス(Nanoporous)”または”ナノポア(nanopores)”は、1ミクロン未満の平均の大きさを有する小孔を指す。
Definition
[0024] Unless otherwise specified, "a" or "an" means one or more.
[0025] "Nanoporous" or "nanopores" refers to pores having an average size of less than 1 micron.

[0026] ”生分解性”は、生理的媒体中で溶解するもしくは分解することのできる材料、または生理的条件の下で生理的酵素により、および/または化学的条件の下で分解することのできる生体適合性ポリマー性材料を指す。   [0026] "Biodegradable" refers to a material that is soluble or degradable in a physiological medium, or that is degraded by physiological enzymes under physiological conditions and / or under chemical conditions. A biocompatible polymeric material that can be made.

[0027] ”生体適合性”は、それが生きた細胞にさらされた際に細胞内で望ましくない作用、例えば細胞の生命周期の変化;細胞の増殖速度の変化および細胞毒性作用を引き起こすことなく細胞の適切な細胞機能を維持するであろう材料を指す。   [0027] "Biocompatibility" refers to an undesirable effect in a cell when it is exposed to a living cell, such as a change in the life cycle of the cell; a change in the growth rate of the cell and a cytotoxic effect It refers to material that will maintain the proper cellular function of the cell.

[0028] ”微粒子”は、1マイクロメートルから1000マイクロメートルまで、または一部の態様においては明記されるように1ミクロンから100ミクロンまでの最大寸法を有する粒子を指す。”ナノ粒子”は、1ミクロン未満の最大寸法を有する粒子を指す。   [0028] "Particle" refers to a particle having a maximum dimension from 1 micrometer to 1000 micrometers, or in some embodiments from 1 micron to 100 microns, as specified. “Nanoparticle” refers to a particle having a maximum dimension of less than 1 micron.

[0029] 本発明者らは、新規の多孔性粒子および新規の多孔性粒子を作る方法を開発した。第1態様によると、粒子は、本体が第1多孔性領域および第2多孔性領域を含み、それが少なくとも1種類の特性、例えば小孔の密度、小孔の大きさ、小孔の形状、小孔の電荷、小孔の表面の修飾または小孔の方向性において第1領域と異なるような、外表面により定められる本体を含んでいてよい。   [0029] The present inventors have developed a novel porous particle and a method for producing a novel porous particle. According to the first aspect, the particle comprises a body comprising a first porous region and a second porous region, wherein it has at least one characteristic such as pore density, pore size, pore shape, A body defined by the outer surface may be included that differs from the first region in stoma charge, stoma surface modification or stoma orientation.

[0030] 同時係属中の米国出願第11/836,004号において開示されるように、2種類の異なる多孔性領域を有する粒子を、例えば2種類の異なるより小さな粒子の集団を入れる(loading)ために用いてよく、それは少なくとも1種類の有効薬剤、例えば治療薬剤またはイメージング剤を含んでいてよい。   [0030] As disclosed in copending US application Ser. No. 11 / 836,004, particles having two different porous regions are loaded, for example, two different populations of smaller particles. Which may contain at least one active agent, such as a therapeutic agent or an imaging agent.

[0031] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方は多孔性の酸化物材料または多孔性のエッチングされた材料からなっていてよい。特定の態様において、第1および第2多孔性領域の両方が多孔性の酸化物材料または多孔性のエッチングされた材料からなっていてよい。多孔性の酸化物材料の例には、多孔性ケイ素酸化物、多孔性アルミニウム酸化物、多孔性チタン酸化物および多孔性鉄酸化物が含まれるが、それに限定されない。用語”多孔性のエッチングされた材料”は、小孔がウェットエッチングの技法、例えば電気化学的エッチングにより導入される材料を指す。多孔性のエッチングされた材料の例には、多孔性の半導体材料、例えば多孔性のケイ素、多孔性のゲルマニウム、多孔性のGaA類、多孔性のInP、多孔性のSiC、多孔性のSiGe1−x、多孔性のGaP、多孔性のGaNが含まれる。 [0031] In some embodiments, at least one of the first and second porous regions may be comprised of a porous oxide material or a porous etched material. In certain embodiments, both the first and second porous regions may comprise a porous oxide material or a porous etched material. Examples of porous oxide materials include, but are not limited to, porous silicon oxide, porous aluminum oxide, porous titanium oxide, and porous iron oxide. The term “porous etched material” refers to a material in which the pores are introduced by wet etching techniques, such as electrochemical etching. Examples of porous etched materials include porous semiconductor materials such as porous silicon, porous germanium, porous GaAs, porous InP, porous SiC, porous Si x Ge 1-x , porous GaP, and porous GaN are included.

[0032] 多くの態様において、第1および第2多孔性領域は多孔性のケイ素を含む。多くの態様において、粒子の少なくとも一部または全体は多孔性のケイ素からなる。
[0033] 粒子の本体は、少なくとも1つの断面において、または少なくとも1つの方向から例えばSEMのような顕微鏡的技法を用いて見た際に、規則的な、すなわちランダムでない形状を有していてよい。その規則的な形状の限定的でない例には、半球形、椀型、錐台、錐体、円盤が含まれる。
[0032] In many embodiments, the first and second porous regions comprise porous silicon. In many embodiments, at least some or all of the particles consist of porous silicon.
[0033] The body of the particles may have a regular, i.e. non-random, shape in at least one cross-section or when viewed from at least one direction, for example using a microscopic technique such as SEM. . Non-limiting examples of regular shapes include hemisphere, bowl, frustum, cone, and disk.

[0034] 粒子の寸法は特に限定されておらず、粒子に関する用途に依存する。例えば、血管内投与のためには、粒子の最大の特徴的大きさは最も小さい毛細血管の半径よりも小さいことが可能であり、それはヒトにおいて約4〜5ミクロンである。   [0034] The size of the particle is not particularly limited, and depends on the use of the particle. For example, for intravascular administration, the largest characteristic size of the particles can be smaller than the radius of the smallest capillary, which is about 4-5 microns in humans.

[0035] 一部の態様において、粒子の最大の特徴的大きさは約100ミクロン未満、または約50ミクロン未満、または約20ミクロン未満、または約10ミクロン未満、または約5ミクロン未満、または約4ミクロン未満、または約3ミクロン未満、または約2ミクロン未満、または約1ミクロン未満であってよい。さらに、一部の態様において、粒子の最大の特徴的大きさは500nmから3ミクロンまで、または700nmから2ミクロンまでであってよい。さらに、一部の態様において、粒子の最大の特徴的大きさは約2ミクロンよりも大きくてよく、または約5ミクロンよりも大きくてよく、または約10ミクロンよりも大きくてよい。   [0035] In some embodiments, the maximum characteristic size of the particle is less than about 100 microns, or less than about 50 microns, or less than about 20 microns, or less than about 10 microns, or less than about 5 microns, or about 4 It may be less than micron, or less than about 3 microns, or less than about 2 microns, or less than about 1 micron. Further, in some embodiments, the maximum feature size of the particles may be from 500 nm to 3 microns, or from 700 nm to 2 microns. Further, in some embodiments, the maximum characteristic size of the particles can be greater than about 2 microns, can be greater than about 5 microns, or can be greater than about 10 microns.

[0036] 一部の態様において、第1多孔性領域は小孔の大きさにおいて第2多孔性領域と異なっていてよく、すなわち、第1多孔性領域における小孔の小孔の大きさは第2領域における小孔の大きさよりも大きくてよく、またその逆も同じである。例えば、第1および第2多孔性領域の一方における小孔の大きさは少なくとも2倍、または少なくとも5倍、または少なくとも10倍、または少なくとも20倍、または少なくとも50倍、または2から50倍まで、または5から50倍まで、または2から20倍まで、または5から20倍まで、第1および第2多孔性領域の他方における小孔の大きさよりも大きくてよい。   [0036] In some embodiments, the first porous region may differ from the second porous region in the pore size, that is, the pore size of the pores in the first porous region is the first pore size. It may be larger than the size of the small holes in the two regions, and vice versa. For example, the pore size in one of the first and second porous regions is at least 2 times, or at least 5 times, or at least 10 times, or at least 20 times, or at least 50 times, or 2 to 50 times, Alternatively, it may be 5 to 50 times, or 2 to 20 times, or 5 to 20 times larger than the pore size in the other of the first and second porous regions.

[0037] 多くの態様において、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方はナノポーラス領域であることができる。特定の態様において、第1および第2多孔性領域の両方がナノポーラス領域であることができる。   [0037] In many embodiments, at least one of the first and second porous regions can be a nanoporous region. In certain embodiments, both the first and second porous regions can be nanoporous regions.

[0038] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方における小孔の大きさは、約1nmから約1ミクロンまで、または約1nmから約800nmまで、または約1nmから約500nmまで、または約1nmから約300nmまで、または約1nmから約200nmまで、または約2nmから約100nmまでであってよい。   [0038] In some embodiments, the pore size in at least one of the first and second porous regions is about 1 nm to about 1 micron, or about 1 nm to about 800 nm, or about 1 nm to about 500 nm. Or about 1 nm to about 300 nm, or about 1 nm to about 200 nm, or about 2 nm to about 100 nm.

[0039] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方は、1ミク
ロンよりも大きくない、または800nmよりも大きくない、または500nmよりも大きくない、または300nmよりも大きくない、または200nmよりも大きくない、または100nmよりも大きくない、または80nmよりも大きくない、または50nmよりも大きくない平均の小孔の大きさを有することができる。特定の態様において、第1および第2多孔性領域の両方は、1ミクロンよりも大きくない、または800nmよりも大きくない、または500nmよりも大きくない、または300nmよりも大きくない、または200nmよりも大きくない、または100nmよりも大きくない、または80nmよりも大きくない、または50nmよりも大きくないそれらのそれぞれの平均の小孔の大きさを有することができる。一部の態様において、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方は、約10から約60nmまで、または約20から約40nmまでの平均の小孔の大きさを有することができる。
[0039] In some embodiments, at least one of the first and second porous regions is not greater than 1 micron, or not greater than 800 nm, or not greater than 500 nm, or not greater than 300 nm. Or it may have an average pore size not greater than 200 nm, or not greater than 100 nm, or not greater than 80 nm, or not greater than 50 nm. In certain embodiments, both the first and second porous regions are not greater than 1 micron, or not greater than 800 nm, or not greater than 500 nm, or not greater than 300 nm, or greater than 200 nm. They may have their respective average pore size not greater than 100 nm, not greater than 80 nm, or not greater than 50 nm. In some embodiments, at least one of the first and second porous regions can have an average pore size of from about 10 to about 60 nm, or from about 20 to about 40 nm.

[0040] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方は、約1nmから約10nmまで、または約3nmから約10nmまで、または約3nmから約7nmまでの平均の小孔の大きさを有することができる。   [0040] In some embodiments, at least one of the first and second porous regions has an average pore size of about 1 nm to about 10 nm, or about 3 nm to about 10 nm, or about 3 nm to about 7 nm. Can have a size.

[0041] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の一方は、約10nmから約60nmまで、または約20nmから約40nmまでの平均の小孔の大きさを有することができ、一方で第1および第2多孔性領域の他方は、約1nmから約10nmまで、または約3nmから約10nmまで、または約3nmから約7nmまでの平均の小孔の大きさを有することができる。   [0041] In some embodiments, one of the first and second porous regions can have an average pore size of about 10 nm to about 60 nm, or about 20 nm to about 40 nm, while And the other of the first and second porous regions can have an average pore size of about 1 nm to about 10 nm, or about 3 nm to about 10 nm, or about 3 nm to about 7 nm.

[0042] 一部の態様において、第1多孔性領域および第2多孔性領域の小孔は、同じまたは実質的に同じ方向性を有していてよいが異なる平均の大きさを有していてよい。
[0043] 一般に、小孔の大きさはN吸着/脱着および顕微鏡検査、例えば走査型電子顕微鏡検査を含む多くの技法を用いて測定してよい。
[0042] In some embodiments, the pores of the first porous region and the second porous region may have the same or substantially the same orientation, but have different average sizes. Good.
[0043] In general, the pore size may be measured using a number of techniques including N 2 adsorption / desorption and microscopy, eg, scanning electron microscopy.

[0044] 一部の態様において、第1多孔性領域および第2多孔性領域は異なる小孔の方向性を有していてよい。例えば、粒子の外表面は平らな内層面(subsurface)を含んでいてよく、第1多孔性領域の小孔は内層面に対して実質的に垂直であってよく、一方第2多孔性領域の小孔は垂直方向とは実質的に異なる方向、例えば内層面に平行な方向を向いていてよい。小孔の方向性は顕微鏡的技法、例えばSEMを用いて決定してよい。   [0044] In some embodiments, the first porous region and the second porous region may have different pore orientations. For example, the outer surface of the particle may include a flat inner surface, and the pores in the first porous region may be substantially perpendicular to the inner surface, while the second porous region. The small holes may face a direction substantially different from the vertical direction, for example, a direction parallel to the inner layer surface. The orientation of the stoma can be determined using microscopic techniques such as SEM.

[0045] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方の小孔は線状の小孔であってよい。一部の態様において、第1および第2多孔性領域の両方の小孔が線状の小孔であってよい。   [0045] In some embodiments, at least one small hole in the first and second porous regions may be a linear small hole. In some embodiments, the small holes in both the first and second porous regions may be linear small holes.

[0046] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方の小孔はスポンジ様の小孔であってよい。一部の態様において、第1および第2多孔性領域の両方の小孔がスポンジ様の小孔であってよい。   [0046] In some embodiments, at least one of the pores of the first and second porous regions may be a sponge-like pore. In some embodiments, the pores in both the first and second porous regions may be sponge-like pores.

[0047] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の一方の小孔は線状の小孔であってよく、一方で第1および第2多孔性領域の他方の小孔はスポンジ様の小孔であってよい。   [0047] In some embodiments, one of the pores of the first and second porous regions may be a linear pore, while the other of the first and second porous regions is a sponge. It may be a small hole.

[0048] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の小孔は異なる小孔表面電荷を有していてよい。例えば、第1多孔性領域の小孔表面は正電荷を帯びていてよく、一方で第2多孔性領域の小孔表面は中性または負電荷を帯びていてよい。   [0048] In some embodiments, the pores of the first and second porous regions may have different pore surface charges. For example, the stoma surface of the first porous region may be positively charged, while the stoma surface of the second porous region may be neutral or negatively charged.

[0049] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の小孔は異なる形状を有していてよい。例えば、第1および第2多孔性領域の一方の小孔は円筒形の小孔であってよく、一方で第1および第2多孔性領域の他方の小孔は非円筒形の小孔であってよい。小孔の形状は顕微鏡的技法、例えばSEMを用いて決定してよい。   [0049] In some embodiments, the pores of the first and second porous regions may have different shapes. For example, one small hole in the first and second porous regions may be a cylindrical small hole, while the other small hole in the first and second porous regions is a non-cylindrical small hole. It's okay. The pore shape may be determined using microscopic techniques, such as SEM.

[0050] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の小孔は異なる表面の化学的性質を有していてよい。第1多孔性領域の小孔表面は第1表面基(surface group)で化学的に修飾されていてよく、一方で第2多孔性領域の小孔表面は修飾されていない、または第1表面基と異なる第2表面基で化学的に修飾されていてよい。例えば、第1多孔性領域の小孔表面はアミノシラン、例えば3−アミノプロピルトリエトキシシランでシラン処理されていてよく、一方で第2多孔性領域の小孔表面はメルカプトシラン、例えば3−メルカプトプロピルトリメトキシシランでシラン処理されていてよい。   [0050] In some embodiments, the pores of the first and second porous regions may have different surface chemistries. The microporous surface of the first porous region may be chemically modified with a first surface group, while the microporous surface of the second porous region is unmodified or the first surface group And may be chemically modified with a different second surface group. For example, the pore surface of the first porous region may be silanized with an aminosilane, such as 3-aminopropyltriethoxysilane, while the pore surface of the second porous region is mercaptosilane, such as 3-mercaptopropyl. Silane treatment may be performed with trimethoxysilane.

[0051] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の小孔は異なる小孔密度を有していてよい。例えば、第1多孔性領域はより高い小孔密度を有していてよく、その逆も同じである。   [0051] In some embodiments, the pores of the first and second porous regions may have different pore densities. For example, the first porous region may have a higher pore density and vice versa.

[0052] 一部の態様において、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方は生分解性領域であってよい。一部の態様において、第1および第2多孔性領域の両方が生分解性であってよい。一部の態様において、粒子の本体全体が生分解性であってよい。   [0052] In some embodiments, at least one of the first and second porous regions may be a biodegradable region. In some embodiments, both the first and second porous regions can be biodegradable. In some embodiments, the entire body of particles can be biodegradable.

[0053] 一般に、多孔性ケイ素はその多孔度および小孔の大きさに依存して生体不活性(bioinert)、生体活性(bioactive)または生分解性であってよい。また、多孔性ケイ素の生分解の速度(a rate or speed)は、その多孔度および小孔の大きさに依存していてよく、例えばCanham, Biomedical Applications of Silicon, in Canham LT, editor. Properties of porous silicon. EMIS datareview series No. 18. London: INSPEC. p. 371-376を参照。生分解速度は表面の修飾にも依存して
いてよい。従って、粒子は、第1多孔性領域が第1生分解速度を有しており、一方で第2多孔性領域が第1生分解速度と異なる第2生分解速度を有しているようなものであってよい。
[0053] Generally, porous silicon may be bioinert, bioactive, or biodegradable depending on its porosity and pore size. Also, the rate of speed or rate of porous silicon biodegradation may depend on its porosity and pore size, for example Canham, Biomedical Applications of Silicon, in Canham LT, editor. Properties of porous silicon. See EMIS datareview series No. 18. London: INSPEC. p. 371-376. The biodegradation rate may also depend on the surface modification. Thus, the particles are such that the first porous region has a first biodegradation rate, while the second porous region has a second biodegradation rate different from the first biodegradation rate. It may be.

[0054] 一部の態様において、第1多孔性および第2の領域のそれぞれは、200nmよりも大きい、または250nmよりも大きい、または300nmよりも大きい厚さもしくは最も小さい特徴的寸法を有していてよい。   [0054] In some embodiments, each of the first porosity and the second region has a thickness or smallest feature dimension that is greater than 200 nm, or greater than 250 nm, or greater than 300 nm. It's okay.

[0055] 一部の態様において、粒子は核形成層が無い、または実質的に無くてよく、それは不規則な多孔性層であり、それは通常は電気化学的ウェットエッチングの初期の段階でエッチング溶液が支持体の中に浸透し始める時に形成される。核形成層の厚さは、エッチングされる支持体および電気化学的ウェットエッチングの方法のパラメーターに依存してよい。支持体およびエッチングの、ナノの大きさの小孔を生じさせるために用いることのできるパラメーターに関して、核形成層の厚さは1nmから約200nmまでであることができる。   [0055] In some embodiments, the particles may be free or substantially free of a nucleation layer, which is an irregular porous layer, which is usually an etching solution at an early stage of electrochemical wet etching. Is formed when it begins to penetrate into the support. The thickness of the nucleation layer may depend on the substrate being etched and the parameters of the electrochemical wet etching method. With respect to the parameters that can be used to generate nano-sized pores of the support and etch, the thickness of the nucleation layer can be from 1 nm to about 200 nm.

[0056] 一部の態様において、粒子の外表面は、第1および第2多孔性領域の少なくとも一方の表面の化学的性質と異なる表面の化学的性質を有していてよい。さらに、一部の態様において、粒子の外表面は、第1および第2多孔性領域の両方の表面の化学的性質と異なる表面の化学的性質を有していてよい。   [0056] In some embodiments, the outer surface of the particle may have a surface chemistry that is different from the chemistry of the surface of at least one of the first and second porous regions. Further, in some embodiments, the outer surface of the particle may have a surface chemistry that is different from the surface chemistry of both the first and second porous regions.

[0057] 粒子はトップダウン(top−down)で製作された粒子、すなわちトップダウンのマイクロ製作またはナノ製作技法、例えばフォトリソグラフィー、電子ビームリ
ソグラフィー、X線リソグラフィー、深紫外リソグラフィー、ナノインプリントリソグラフィーまたは浸漬ペンナノリソグラフィーを利用して製造された粒子であってよい。その製作法は、寸法が均一、または実質的に同一である粒子のスケールアップ製造を可能とすることができる。
[0057] Particles are top-down fabricated particles, ie top-down microfabrication or nanofabrication techniques such as photolithography, electron beam lithography, X-ray lithography, deep ultraviolet lithography, nanoimprint lithography or immersion pen The particles may be manufactured using nanolithography. The fabrication method can allow for scale-up production of particles that are uniform or substantially identical in size.

[0058] このように、本発明は複数の粒子を含む組成物も提供し、ここで複数の内のそれぞれの粒子は外表面により定められる本体を含み、ここで本体は第1多孔性領域ならびに第2多孔性領域を含み、それは小孔の密度、小孔の大きさ、小孔の形状、小孔の電荷、小孔の表面の化学的性質、および小孔の方向性からなるグループから選択される少なくとも1種類の特性において第1領域と異なる。   [0058] Thus, the present invention also provides a composition comprising a plurality of particles, wherein each of the plurality of particles comprises a body defined by an outer surface, wherein the body comprises a first porous region and A second porous region comprising a pore density, pore size, pore shape, pore charge, pore surface chemistry, and pore orientation; The at least one characteristic is different from the first region.

[0059] 第2態様によれば、粒子は外表面により定められる本体を含んでいてよく、ここで本体はウェットエッチングされた多孔性領域、すなわちウェットエッチングの技法、例えば電気化学的ウェットエッチングにより生じさせた多孔性領域を含み、かつ粒子はウェットエッチングと関係する核形成層を含まない。   [0059] According to a second aspect, the particles may comprise a body defined by an outer surface, wherein the body is produced by a wet etched porous region, ie a wet etching technique, eg electrochemical wet etching. And the particles are free of nucleation layers associated with wet etching.

[0060] 第2態様の粒子は、上記で第1態様の粒子に関して論じたものと同じ寸法および形状を有していてよい。ウェットエッチングされた多孔性領域は、第1態様の粒子の第1または第2多孔性領域の特性と同じ特性を有していてよい。第2態様の粒子の外表面は、第2態様の粒子の外表面と同じ特性を有していてよい。第1態様の粒子のように、第2態様の粒子はトップダウンで製作された粒子であってよい。   [0060] The particles of the second aspect may have the same dimensions and shapes as discussed above for the particles of the first aspect. The wet-etched porous region may have the same characteristics as the first or second porous region of the particles of the first aspect. The outer surface of the particles of the second aspect may have the same properties as the outer surface of the particles of the second aspect. Like the particles of the first aspect, the particles of the second aspect may be top-down fabricated particles.

[0061] 第2態様の粒子は、寸法が均一であり実質的にその粒子と同一である複数の粒子を含む組成物の一部であってよい。第1および第2態様の粒子は、下記で詳しく述べる多孔性粒子を作る方法に従って製造されてよい。本発明の粒子は、薬物送達を含む様々な用途に用いられてよい。特定の場合では、有効薬剤、例えば治療薬剤またはイメージング剤を、粒子の小孔に直接入れてよい。さらに、ある場合では、今度は有効薬剤を含むより小さい大きさの粒子を、例えば米国出願第11/836,004号で開示されるようにして小孔に入れてよい。   [0061] The particles of the second aspect may be part of a composition comprising a plurality of particles that are uniform in size and substantially identical to the particles. The particles of the first and second embodiments may be produced according to the method of making porous particles detailed below. The particles of the present invention may be used in a variety of applications including drug delivery. In certain cases, an active agent, such as a therapeutic agent or imaging agent, may be placed directly into the pores of the particle. Further, in some cases, smaller sized particles containing the active agent may now be placed in the stoma as disclosed, for example, in US application Ser. No. 11 / 836,004.

多孔性粒子を作る方法
[0062] 多孔性粒子を作る方法は、支持体を提供すること、支持体の表面上に多孔性層を形成すること、支持体上で1個以上の粒子をパターン形成すること、および個々の解放された粒子が多孔性層の一部を含むように粒子を支持体から解放することを含んでいてよい。多孔性層の形成およびパターン形成は、そのままの(direct)または逆の順序で実施されてよい。言い換えると、一部の場合には、多孔性層の形成はパターン形成に先行してよく、一方で、一部の他の態様では、多孔性層の形成はパターン形成の後であってよい。本発明の方法は、マイクロ/ナノ製作の技法を利用しており、それは次の利点を有する:1)それに限定するわけではないが、球形、正方形、長方形および楕円形を含む様々なあらかじめ決めた形状を有する粒子を作ることができること;2)非常に正確な寸法の制御;3)多孔度および小孔の断面形(profile)についての制御;4)複雑な表面の修飾が可能である。
How to make porous particles
[0062] Methods for making porous particles include providing a support, forming a porous layer on the surface of the support, patterning one or more particles on the support, and individual It may include releasing the particles from the support such that the released particles comprise a portion of the porous layer. The formation and patterning of the porous layer may be performed in the direct or reverse order. In other words, in some cases, formation of the porous layer may precede pattern formation, while in some other embodiments, formation of the porous layer may be after pattern formation. The method of the present invention utilizes micro / nano fabrication techniques, which have the following advantages: 1) Various predetermined, including but not limited to spherical, square, rectangular and elliptical The ability to make particles with shape; 2) very precise dimensional control; 3) control over porosity and small pore profile; 4) complex surface modifications are possible.

支持体
[0063] 支持体は多くの材料のいずれかからなることができる。好ましくは、支持体は少なくとも1個の平らな表面を有し、その上で1個以上の粒子をパターン形成することができる。好ましくは、支持体はウェットエッチングが可能な材料、すなわちウェットエッチングの技法、例えば電気化学的エッチングにより多孔を作る(porosified)ことができる材料を含む。
Support
[0063] The support can consist of any of a number of materials. Preferably, the support has at least one flat surface on which one or more particles can be patterned. Preferably, the support comprises a material that can be wet etched, i.e. a material that can be porous by wet etching techniques, e.g. electrochemical etching.

[0064] 特定の態様において、支持体は結晶質の支持体、例えばウェファーであってよい。特定の態様において、支持体は半導体性の支持体、すなわち1種類以上の半導体性材料を含む支持体であってよい。半導体性材料の限定的でない例には、Ge、GaA類、InP、SiC、SiGe1−x、GaP、およびGaNが含まれる。多くの態様において、ケイ素を支持体の材料として利用することが好まれる可能性がある。支持体の特性、例えばドーピング(doping)のレベル、抵抗率および表面の結晶の配向は、望ましい小孔の特性が得られるように選択されてよい。 [0064] In certain embodiments, the support may be a crystalline support, such as a wafer. In certain embodiments, the support may be a semiconducting support, i.e. a support comprising one or more semiconducting materials. Non-limiting examples of semiconducting materials include Ge, GaA, InP, SiC, Si x Ge 1-x , GaP, and GaN. In many embodiments, it may be preferred to utilize silicon as the support material. The properties of the support, such as the level of doping, the resistivity and the orientation of the surface crystals, may be selected to obtain the desired pore characteristics.

多孔性層の形成
[0065] 多孔性層は、多くの技法を用いて支持体の上に形成されてよい。好ましくは、多孔性層はウェットエッチングの技法を用いて、すなわち支持体を少なくとも1種類のエッチング剤、例えば強酸を含むエッチング溶液にさらすことにより形成される。個別のエッチング剤は支持体の材料に依存してよい。例えば、ゲルマニウム支持体に関しては、そのエッチング剤は塩酸(HCl)であってよく、一方でケイ素支持体に関しては、エッチング剤はフッ化水素酸のエッチング剤であってよい。好ましくは、多孔性層の形成は電気化学的エッチング法を用いて実施され、その間にエッチング電流が支持体を通して流される。多孔性のケイ素層を形成するためのケイ素支持体の電気化学的エッチングは、例えばSalonen et al., Journal of Pharmaceutical Sciences, 2008, 97(2), 632で詳しく述べられている。ケイ素支持体の電気化学的エッチングに関して、エッチング溶液はHFに加えて水および/またはエタノールを含んでいてよい。
Formation of porous layer
[0065] The porous layer may be formed on the support using a number of techniques. Preferably, the porous layer is formed using wet etching techniques, i.e. by exposing the support to an etching solution comprising at least one etchant, such as a strong acid. The particular etchant may depend on the support material. For example, for a germanium support, the etchant may be hydrochloric acid (HCl), while for a silicon support, the etchant may be a hydrofluoric acid etchant. Preferably, the formation of the porous layer is performed using an electrochemical etching method, during which an etching current is passed through the support. Electrochemical etching of a silicon support to form a porous silicon layer is described in detail, for example, in Salonen et al., Journal of Pharmaceutical Sciences, 2008, 97 (2), 632. For electrochemical etching of a silicon support, the etching solution may contain water and / or ethanol in addition to HF.

[0066] 一部の態様において、電気化学的エッチング法の間に、支持体は電極の1つとして働いてよい。例えば、ケイ素の電気化学的エッチングの間に、ケイ素支持体は陽極として働いてよく、一方で陰極は不活性金属、例えばPtであってよい。その場合、多孔性層は、支持体の不活性金属の陰極と逆を向いた側に形成される。さらに、一部の他の態様において、電気化学的エッチングの間に、支持体は2個の電極の間に置かれてよく、それらはそれぞれが不活性金属を含んでいてよい。   [0066] In some embodiments, the support may serve as one of the electrodes during the electrochemical etching process. For example, during the electrochemical etching of silicon, the silicon support may serve as the anode, while the cathode may be an inert metal, such as Pt. In that case, the porous layer is formed on the side of the support facing away from the inert metal cathode. Furthermore, in some other embodiments, during electrochemical etching, the support may be placed between two electrodes, each of which may contain an inert metal.

[0067] 電気化学的エッチング法は、エッチング剤に耐性のある反応器またはセルの中で実施されてよい。例えば、エッチング剤がHFである場合、電気化学的エッチング法はHFに耐性のある材料を含む反応器またはセルの中で実施されてよい。HFに耐性のある材料の例には、フッ素系ポリマー類、例えばポリテトラフルオロエチレン(polytetrapfruoroethylene)が含まれる。電気化学的エッチングは、電極の一方において電流を監視することにより、例えば陽極の電流(定電流で)または電圧(低電圧で)を監視することにより実施されてよい。一部の態様において、電気化学的エッチングを一定の電流密度で実施することが好ましい可能性があり、それは形成される多孔性層の特性のより良い制御および/または試料間でのより良い再現性を可能とすることができる。   [0067] The electrochemical etching process may be performed in a reactor or cell that is resistant to the etchant. For example, if the etchant is HF, the electrochemical etching process may be performed in a reactor or cell that contains a material that is resistant to HF. Examples of materials resistant to HF include fluoropolymers such as polytetrafluoroethylene. Electrochemical etching may be performed by monitoring the current at one of the electrodes, for example by monitoring the anode current (at constant current) or voltage (at low voltage). In some embodiments, it may be preferable to perform the electrochemical etching at a constant current density, which may provide better control of the properties of the porous layer that is formed and / or better reproducibility between samples. Can be made possible.

[0068] 一部の態様において、2種類の異なる安定な多孔性領域の形成が望まれるなら、2種類の異なる一定の電流が加えられてよい。例えば、第1電流密度が加えられて第1の安定な多孔性層が形成されてよく、次いで第2電流密度が加えられて第2の安定な多孔性層が形成されてよく、それは小孔の大きさおよび/または多孔度において第1の安定な多孔性層と異なっていてよい。   [0068] In some embodiments, two different constant currents may be applied if it is desired to form two different stable porous regions. For example, a first current density may be applied to form a first stable porous layer, and then a second current density may be applied to form a second stable porous layer, which is a small pore. May be different from the first stable porous layer in size and / or porosity.

[0069] 一部の態様において、形成される多孔性層のパラメーター、例えば小孔の大きさ、多孔度、厚さ、小孔の断面形および/または小孔の形状、ならびに従って製作される粒子のそれぞれのパラメーターは、電気化学的エッチング法のパラメーター、例えばエッチング溶液の濃度および組成、加えられる電流(および電圧)、エッチング時間、温度、攪拌条件、照明の有無(ならびに照明のパラメーター、例えば強度および波長)、さらに
エッチングされる支持体のパラメーター、例えば支持体の組成、支持体の抵抗率、支持体の結晶学的配向ならびに支持体のドーピングのレベルおよびタイプの選択により調整されてよい。
[0069] In some embodiments, the parameters of the porous layer that is formed, eg, pore size, porosity, thickness, pore cross-sectional shape and / or pore shape, and thus the particles produced Each of the parameters of the electrochemical etch process parameters such as the concentration and composition of the etching solution, applied current (and voltage), etching time, temperature, agitation conditions, presence or absence of illumination (and illumination parameters such as intensity and Wavelength), and further parameters of the substrate to be etched, such as the composition of the substrate, the resistivity of the substrate, the crystallographic orientation of the substrate, and the level and type of doping of the substrate.

[0070] 一部の態様において、形成された多孔性層における小孔に沿って、あらかじめ決められた縦方向の断面形を有していてよく、それは支持体の表面に対して垂直または実質的に垂直な断面形である。その縦方向の断面形は、電気化学的エッチングの間に電流密度に変化をつけることにより生成されてよい。多孔性層における縦方向の小孔に関して、多孔度および小孔の大きさの両方に変化をつけてよい。従って、一部の態様において、多孔性層における、および製作された多孔性粒子における小孔の断面形は、最上部において、すなわち支持体の表面においてより小さい大きさを、底部、すなわち支持体のより深い部分においてより大きい小孔を有していてよい。さらに、一部の態様において、多孔性層における、および製作された多孔性粒子における小孔の断面形は、最上部においてより大きい大きさを、底部において小さい大きさを有していてよい。一部の態様において、多孔性層における、および製作された粒子における小孔の断面形は、最上部においておよび底部において異なる多孔性を有していてもよい。   [0070] In some embodiments, it may have a predetermined longitudinal cross-sectional shape along the pores in the formed porous layer, which is perpendicular or substantially to the surface of the support. The cross-sectional shape is perpendicular to. The longitudinal cross-sectional shape may be generated by varying the current density during electrochemical etching. With respect to the longitudinal pores in the porous layer, both porosity and pore size may be varied. Thus, in some embodiments, the cross-sectional shape of the pores in the porous layer and in the fabricated porous particles has a smaller size at the top, ie, the surface of the support, and at the bottom, ie, the support. It may have larger pores in the deeper part. Further, in some embodiments, the cross-sectional shape of the pores in the porous layer and in the fabricated porous particles may have a larger size at the top and a smaller size at the bottom. In some embodiments, the cross-sectional shape of the pores in the porous layer and in the fabricated particles may have different porosity at the top and at the bottom.

[0071] 多くの態様において、電気化学的エッチングは核形成層の形成を防ぐ、または低減するために、より大きな電流の短時間のパルスで開始されてよい。核形成層は、多孔性層の形成の後に核形成層をエッチングすることにより除去されてもよい。そのエッチングは、ドライエッチングの技法、例えばRIEにより実施されてよい。下の領域を守るために適切な測定がなされてよい。例えば、フォトレジストを表面上に置いてよく、平面化(planation)をベーキングにより実施してよく、次いでプラズマエッチバックを適用してエッチングしなければならない支持体の表面の一部を露出させてよい。   [0071] In many embodiments, electrochemical etching may be initiated with short pulses of higher current to prevent or reduce nucleation layer formation. The nucleation layer may be removed by etching the nucleation layer after formation of the porous layer. The etching may be performed by dry etching techniques such as RIE. Appropriate measurements may be made to protect the area below. For example, photoresist may be placed on the surface, planarization may be performed by baking, and plasma etchback may then be applied to expose a portion of the surface of the support that must be etched. .

[0072] 電気化学的エッチングに関して、支持体の裏側、すなわち支持体の多孔性層が形成される側と反対の側は、電気的接触を確実にするために伝導性の層、例えば金属の層でコートされてよい。その伝導性の層は、熱蒸着およびスパッタリング(sputtering)を含む多くの技法を用いてコートされてよい。   [0072] With respect to electrochemical etching, the back side of the support, i.e., the side opposite the side where the porous layer of the support is formed, is a conductive layer, for example a layer of metal, to ensure electrical contact. It may be coated with. The conductive layer may be coated using a number of techniques including thermal evaporation and sputtering.

核形成層
[0073] 電気化学的エッチングの間に、エッチング溶液は核形成層の形成を通してその小孔の形成を開始することができ、それは支持体の表面の層であり、そこでは小孔は多孔性層の望まれる特性とは異なる特性を有する。核形成層はその小孔の特性の不規則性および関係する表面の粗さにより特徴づけられる可能性があり、それは小孔の大きさよりも大きなスケールにおいてである可能性がある。
Nucleation layer
[0073] During electrochemical etching, the etching solution can begin to form its pores through the formation of a nucleation layer, which is a layer on the surface of the support, where the pores are porous layers. Have different properties than desired. The nucleation layer may be characterized by irregularities in the characteristics of its pores and the associated surface roughness, which may be on a scale larger than the pore size.

[0074] 多くの用途において、多孔性粒子の表面上の核形成層は望ましくない。例えば、ケイ素の多孔性粒子をそれらの内側により小さい大きさの粒子を入れるために用いる場合、より大きい方の表面上の核形成層は入れる効率を低減させる可能性がある。   [0074] In many applications, a nucleation layer on the surface of the porous particles is undesirable. For example, if silicon porous particles are used to enclose smaller sized particles inside them, the nucleation layer on the larger surface may reduce the efficiency of insertion.

[0075] 一部の態様において、核形成層は除去される、または形成を妨げられる。一部の態様において、電気化学的エッチングの間に、電流を加えて多孔性層に望まれる小孔を生じさせる前に、より大きな電流を加えて核形成層の形成を妨げてよい。さらに、一部の態様において、多孔性層の形成の後に、核形成層をドライエッチング、例えばRIEにより除去してよい。   [0075] In some embodiments, the nucleation layer is removed or prevented from forming. In some embodiments, during electrochemical etching, a larger current may be applied to prevent formation of the nucleation layer before the current is applied to create the desired pores in the porous layer. Further, in some embodiments, after the formation of the porous layer, the nucleation layer may be removed by dry etching, such as RIE.

パターン形成
[0076] 支持体の表面上での1個以上の粒子のパターン形成は、多くの技法のいずれかを用いて実施されてよい。多くの態様において、パターン形成はリソグラフィーの技法、
例えばフォトリソグラフィー、X線リソグラフィー、深紫外リソグラフィー、ナノインプリントリソグラフィーまたは浸漬ペンナノリソグラフィーを用いて実施されてよい。フォトリソグラフィーの技法は、例えば接触アライナーリソグラフィー(contact aligner lithography)、スキャナーリソグラフィー、またはイマージョンレンズリソグラフィー(immersion lens lithography)であることができる。異なるマスク(フォトリソグラフィーの場合)または型を用いることで、多くのあらかじめ決められた規則的な、すなわちランダムでない形状、例えば球形の形状、正方形、長方形、楕円形、円盤および半球形の形状を有する粒子を設計することができる可能性がある。パターン形成は粒子の横の形状および寸法、すなわち支持体の表面に対して平行な断面における粒子の形状および寸法を定めるのに用いられてよい。多孔性層の形成がパターン形成に先行する場合、製作される粒子の横の寸法はパターン形成される特徴の横の寸法と実質的に同じである。パターン形成が多孔性層の形成に先行する場合、製作される粒子の横の寸法はパターン形成される特徴の横の寸法よりも大きくてよい。パターン形成は、あらかじめ決められた規則的な、すなわちランダムでない横の形状を有する粒子を生じさせることを可能とする。例えば、フォトリソグラフィーでのパターン形成では、様々な形状のマスクを用いて望まれるあらかじめ決められた形状を生じさせることができ、一方ナノインプリントリソグラフィーでは、様々な形状の型または押し型(stamps)を同じ目的のために用いることができる。粒子についてのあらかじめ決められたランダムでない横の形状は、特に限定されない。例えば、粒子は円形、正方形、多角形または楕円形の形状を有していてよい。
Pattern formation
[0076] Patterning of one or more particles on the surface of a support may be performed using any of a number of techniques. In many embodiments, patterning is a lithographic technique,
For example, it may be performed using photolithography, X-ray lithography, deep ultraviolet lithography, nanoimprint lithography or immersion pen nanolithography. The photolithography technique can be, for example, contact aligner lithography, scanner lithography, or immersion lens lithography. By using different masks (in the case of photolithography) or molds, it has many predetermined regular or non-random shapes such as spherical, square, rectangular, elliptical, disc and hemispherical shapes There is a possibility that the particles can be designed. Patterning may be used to define the lateral shape and dimensions of the particles, ie the shape and dimensions of the particles in a cross section parallel to the surface of the support. If the formation of the porous layer precedes patterning, the lateral dimensions of the fabricated particles are substantially the same as the lateral dimensions of the features to be patterned. If the patterning precedes the formation of the porous layer, the lateral dimensions of the fabricated particles may be larger than the lateral dimensions of the features to be patterned. Patterning makes it possible to produce particles having a predetermined regular, ie non-random lateral shape. For example, patterning in photolithography can produce the desired predetermined shape using various shapes of masks, while in nanoimprint lithography the same for various shapes or stamps. Can be used for purposes. The predetermined non-random lateral shape for the particles is not particularly limited. For example, the particles may have a circular, square, polygonal or elliptical shape.

解放
[0077] 一部の態様において、粒子はパターン形成および多孔性層の形成の工程の後にウェファーから電解研磨により解放されてよく、それはウェファーに十分に大きな電流密度を加えることを含んでいてよい。さらに、一部の態様において、粒子のウェファーからの解放は既に形成された多孔性層よりも大きい多孔度を有する追加の多孔性層の形成を含んでいてよい。この多孔度のより高い層を解放層と呼ぶことにする。解放層は、望まれる時に例えば機械的な技法、例えば支持体を超音波エネルギーにさらすことを用いてそれを容易に壊すことが可能であるのに十分な大きさの多孔度を有することができる。同時に、解放層は先に形成された多孔性層を支持体と共に完全なまま保つのに十分なだけ強固であることができる。
release
[0077] In some embodiments, the particles may be released from the wafer by electropolishing after the patterning and porous layer formation steps, which may include applying a sufficiently high current density to the wafer. Further, in some embodiments, releasing the particles from the wafer may include forming an additional porous layer having a greater porosity than the previously formed porous layer. This higher porosity layer will be referred to as the release layer. The release layer can have a porosity large enough to be able to break it easily when desired, for example using mechanical techniques, e.g. exposing the support to ultrasonic energy. . At the same time, the release layer can be strong enough to keep the previously formed porous layer intact with the support.

表面修飾(Surface Modification)
[0078] 多くの技法のいずれかを用いて粒子の表面の特性、すなわち粒子の外表面の表面特性、および/または粒子の小孔の表面特性を修飾してよい。多くの態様において、製作された粒子の表面の修飾は粒子がまだ支持体と共に完全なままである間に、粒子が解放される前になされてよい。粒子に関する表面の修正のタイプは、ポリマー修飾および酸化を含む化学修飾;プラズマ処理;金属または金属イオンコーティング;化学気相堆積(CVD)コーティング、原子層堆積;蒸着およびスパッタフィルム、およびイオン注入を含んでいてよいがそれらに限定されない。一部の態様において、表面処理は生物医学的なターゲッティングおよび制御された分解のための生物学的なものである。
Surface modification
[0078] Any of a number of techniques may be used to modify the surface properties of the particles, ie, the surface properties of the outer surface of the particles and / or the surface properties of the pores of the particles. In many embodiments, modification of the surface of the fabricated particle may be made before the particle is released while the particle is still intact with the support. Types of surface modification for particles include chemical modification including polymer modification and oxidation; plasma treatment; metal or metal ion coating; chemical vapor deposition (CVD) coating, atomic layer deposition; vapor deposition and sputtered film, and ion implantation However, it is not limited to them. In some embodiments, the surface treatment is biological for biomedical targeting and controlled degradation.

[0079] 粒子の表面の修飾は粒子が支持体から解放される前に実施されてよいため、非対称な表面修飾も可能である。非対称な表面修飾は、粒子の一方の側での表面修飾が粒子の他方の側でのそれと異なることを意味する。例えば、粒子の表面の一方の側を修飾してよく、一方で粒子の表面の他方の側を未修飾のままにしてよい。例えば、粒子の小孔を犠牲材料(sacrificial material)、例えば犠牲フォトレジストで完全に、または部分的に満たしてよい。こうして、粒子の外表面のみが表面修飾の間に処理される。犠牲材料の選択的な除去の後、粒子の外表面のみが修飾され、すなわち粒子の小孔表面は未修飾のままである。一部の態様において、外表面は例えばフォトリソグラフィ
ーによりパターン形成されてよく、その結果外表面のある部分はある修飾を有していてよく、一方で外表面の別の部分は別の修飾を有していてよい。典型的な表面修飾プロトコルを文中でさらに示す。本明細書において記述された態様を、それに限定するわけでは決してないが、下記の実際に行った実施例(working example)によりさらに図説する。
[0079] Since modification of the surface of the particles may be performed before the particles are released from the support, asymmetric surface modification is also possible. Asymmetric surface modification means that the surface modification on one side of the particle is different from that on the other side of the particle. For example, one side of the particle surface may be modified while the other side of the particle surface may be left unmodified. For example, the pores of the particles may be completely or partially filled with a sacrificial material, such as a sacrificial photoresist. Thus, only the outer surface of the particles is treated during surface modification. After selective removal of the sacrificial material, only the outer surface of the particle is modified, i.e. the pore surface of the particle remains unmodified. In some embodiments, the outer surface may be patterned, for example, by photolithography, so that some portion of the outer surface may have one modification while another portion of the outer surface has another modification. You can do it. A typical surface modification protocol is further indicated in the text. The embodiments described herein are further illustrated by, but not limited to, the following working examples.

実施例1:多孔性ケイ素粒子の製作。電解研磨による解放。
[0080] 図1Aおよび1Bに概略的に図説した方法において、粒子のパターン形成は多孔性層の形成に先行し、粒子の解放は電解研磨により実施される。製作は、ケイ素ウェファー101を得ることから始まってよい。ウェファー101の表面は場合により処理、例えばKOHへの浸漬または反応性イオンエッチング(RIE)により粗くされてよい。表面を粗くすることは、表面上の核形成層の除去またはその形成の防止に役立つ可能性がある。次いで、保護層102をウェファー101の少なくとも一方の表面の上に堆積させてウェファーをHFを基礎とする溶液中での電気化学的エッチングから保護してよい。保護層102はHF溶液中での電気化学的エッチングに耐性の物質であることができる。その物質の例には、窒化ケイ素またはフォトレジストが含まれる。
Example 1: Fabrication of porous silicon particles. Release by electropolishing.
[0080] In the method schematically illustrated in FIGS. 1A and 1B, the patterning of the particles precedes the formation of the porous layer, and the release of the particles is performed by electropolishing. Fabrication may begin with obtaining a silicon wafer 101. The surface of the wafer 101 may optionally be roughened by treatment, such as immersion in KOH or reactive ion etching (RIE). Roughening the surface can help remove the nucleation layer on the surface or prevent its formation. A protective layer 102 may then be deposited on at least one surface of the wafer 101 to protect the wafer from electrochemical etching in a HF-based solution. The protective layer 102 may be a material resistant to electrochemical etching in HF solution. Examples of the material include silicon nitride or photoresist.

[0081] 次いで、保護層102をパターン形成してよい。図1Aおよび1Bはリソグラフィーの技法による保護層のパターン形成を図説する。図1Acおよび1Bcのように、耐性物質103の層が保護層102の上に堆積する。耐性物質は、保護層が外れる条件の下で外れない物質であってよい。その物質の1つの例はフォトレジストである。ウェファーの前側表面の上の保護層102の望まれない領域は、ウェファーの後ろ側の上の保護層と同様に除去されてよい;図1Acおよび1Bcを参照。耐性物質103も同様に除去されてよい;図1Adを参照。保護層は、保護層のパターン形成された領域110の間のスペースが製作される粒子の形状および寸法を定めるようなやり方でパターン形成されてよい。   Next, the protective layer 102 may be patterned. 1A and 1B illustrate patterning of a protective layer by lithographic techniques. As shown in FIGS. 1Ac and 1Bc, a layer of resistant material 103 is deposited on the protective layer 102. The resistant material may be a material that does not come off under conditions where the protective layer comes off. One example of the material is a photoresist. Undesired regions of the protective layer 102 on the front surface of the wafer may be removed as well as the protective layer on the back side of the wafer; see FIGS. 1Ac and 1Bc. Resistant material 103 may be removed as well; see FIG. 1Ad. The protective layer may be patterned in such a way that the space between the patterned areas 110 of the protective layer defines the shape and dimensions of the particles to be fabricated.

[0082] 一部の場合では、図1Bdに図説するように、保護層のパターン形成された領域110の間のスペース104において溝が形成されてよい。溝は、例えばドライエッチングの技法、例えばRIEにより形成されてよい。溝の深さおよび形状は、支持体の表面に対して垂直な粒子の断面を、従って粒子の形状を定めるために用いられてよい。溝の深さおよび形状は、製作される粒子の力学的な、および/または小孔の特性を制御するためのものであってもよい。   [0082] In some cases, grooves may be formed in the spaces 104 between the patterned regions 110 of the protective layer, as illustrated in FIG. 1Bd. The trench may be formed by, for example, a dry etching technique, such as RIE. The depth and shape of the grooves may be used to define the cross section of the particles perpendicular to the surface of the support and hence the shape of the particles. The depth and shape of the grooves may be for controlling the mechanical and / or pore characteristics of the fabricated particles.

[0083] 多孔性層106は、保護層のパターン形成された領域110により保護されていないスペースの中および周辺に形成されてよい;図1Afおよび1Bfを参照。多孔性層106を形成するため、ウェファーをHFおよび場合により界面活性剤、例えばエタノールを含んでいてよい溶液にDC電流の下でさらしてよく、その数値は望まれる大きさの小孔を生じさせるように選択されてよい。もし核形成層105が望ましくないなら、望まれる小孔の大きさに対応するDC電流を加える前に、より大きなDC電流を加えてよい;図1Aeを参照。   [0083] The porous layer 106 may be formed in and around a space that is not protected by the patterned region 110 of the protective layer; see FIGS. 1Af and 1Bf. To form the porous layer 106, the wafer may be exposed to a solution that may contain HF and optionally a surfactant, such as ethanol, under DC current, which results in pores of the desired size. May be selected. If the nucleation layer 105 is not desired, a larger DC current may be applied before applying a DC current corresponding to the desired pore size; see FIG. 1Ae.

[0084] 形成された多孔性層106は、パターン形成された領域110により保護されていない領域において、および保護層領域110の下の支持体の領域において、2種類の異なる小孔の方向性を有していてよい。前者は支持体の表面に対して垂直または実質的に垂直な方向を向いた小孔を有していてよく、一方で後者は支持体の表面に対して平行な方向を向いた、または表面に対して実質的に90°と異なる角度で角度をつけられた小孔を有していてよい。   [0084] The formed porous layer 106 has two different pore orientations in the region not protected by the patterned region 110 and in the region of the support under the protective layer region 110. You may have. The former may have a stoma oriented in a direction perpendicular or substantially perpendicular to the surface of the support, while the latter is oriented parallel to the surface of the support or on the surface. It may have a small hole angled at an angle substantially different from 90 °.

[0085] 粒子108または109は電解研磨法により解放されてよく、それは多孔性層106の下に隙間107を形成してよい;図1Ag,hおよび1Bg,hを参照。次いで残った保護層を除去してよい。粒子は溶液中で、濾過を含む多くの技法により集められてよい。粒子109はそれらの中に形成された溝を有しており、それはそれらの形状およびそれらの力学的および小孔の特性を定めていてよい。例えば、粒子109の溝の下の部分は、粒子109の側面、すなわち粒子109の溝でない部分における小孔の大きさおよび多孔度と異なる小孔の大きさおよび多孔度を有していてよい。   [0085] The particles 108 or 109 may be released by electropolishing, which may form a gap 107 under the porous layer 106; see FIGS. 1Ag, h and 1Bg, h. The remaining protective layer may then be removed. The particles may be collected in solution by a number of techniques including filtration. The particles 109 have grooves formed in them that may define their shape and their mechanical and pore characteristics. For example, the portion below the groove of the particle 109 may have a pore size and porosity that is different from the pore size and porosity on the side of the particle 109, ie, the non-groove portion of the particle 109.

実施例2.多孔性ケイ素粒子の製作。第2多孔性層の形成による解放
[0086] 図2Aおよび2Bに概略的に図説した方法では、粒子のパターン形成が多孔性層の形成に先行し、粒子の解放は第2多孔性層の形成により実施される。製作方法は、ケイ素ウェファー201を得ることから始まってよい。前記のプロトコルにおけるように、ウェファー201の表面を例えばKOHへの浸漬またはRIEにより粗くしてよい。実施例1におけるように、次いで保護層202をウェファー上に堆積させてウェファーをHFを基礎とする溶液中での電気化学的エッチングから保護してよい;図2Aaを参照。実施例1におけるように、次いで保護フィルム202を、例えばリソグラフィーの技法を用いてパターン形成してよい;図2Ab,cおよび2Bb,cを参照。実施例1におけるように、パターン形成は耐性フィルム203の堆積を含んでいてよい;図2Bbおよび2Abを参照。ウェファーの前側の上の保護フィルムの望まれない領域は、ウェファー201の後ろ側の上の保護フィルムと同様に除去されてよい;図2Acおよび2Bcを参照。実施例1におけるように、保護層202は、パターン形成された領域210の間のスペースが製作される粒子の形状および寸法を定めるようなやり方でパターン形成されてよい。
Example 2 Production of porous silicon particles. Release by forming a second porous layer
[0086] In the method schematically illustrated in FIGS. 2A and 2B, the patterning of the particles precedes the formation of the porous layer, and the release of the particles is performed by the formation of the second porous layer. The fabrication method may begin with obtaining a silicon wafer 201. As in the above protocol, the surface of the wafer 201 may be roughened, for example, by immersion in KOH or RIE. As in Example 1, a protective layer 202 may then be deposited on the wafer to protect the wafer from electrochemical etching in an HF-based solution; see FIG. 2Aa. As in Example 1, the protective film 202 may then be patterned using, for example, lithographic techniques; see FIGS. 2Ab, c and 2Bb, c. As in Example 1, patterning may include deposition of a resistant film 203; see FIGS. 2Bb and 2Ab. Undesired areas of the protective film on the front side of the wafer may be removed as well as the protective film on the back side of the wafer 201; see FIGS. 2Ac and 2Bc. As in Example 1, the protective layer 202 may be patterned in such a way that the space between the patterned areas 210 defines the shape and dimensions of the particles to be fabricated.

[0087] 一部の場合では、図2Bdに図説するように、保護層のパターン形成された領域210の間のスペースにおいて溝204が形成されてよい。溝はドライエッチング、例えばRIEにより形成されてよい。溝の深さおよび形状は、支持体の表面に対して垂直な粒子の断面を、従って粒子の形状を定めるために用いられてよい。溝の深さおよび形状は、形成される粒子の力学的な、および小孔の特性を制御するために用いられてもよい。   [0087] In some cases, grooves 204 may be formed in the spaces between the patterned regions 210 of the protective layer, as illustrated in FIG. 2Bd. The groove may be formed by dry etching, for example, RIE. The depth and shape of the grooves may be used to define the cross section of the particles perpendicular to the surface of the support and hence the shape of the particles. The depth and shape of the grooves may be used to control the mechanical and pore properties of the formed particles.

[0088] 多孔性層206は、保護層のパターン形成された領域210により保護されていないスペースの中および周辺に形成されてよい;図2Ae,fおよび2Bfを参照。多孔性層206を形成するため、ウェファーをHFおよび場合により界面活性剤を含んでいてよい溶液にDC電流の下でさらしてよく、その数値は望まれる大きさの小孔を生じさせるように選択されてよい。もし核形成層が望ましくないなら、望まれる小孔の大きさに対応するDC電流を加える前に、より大きなDC電流を加えてよい。   [0088] The porous layer 206 may be formed in and around the space not protected by the patterned region 210 of the protective layer; see FIGS. 2Ae, f, and 2Bf. To form the porous layer 206, the wafer may be exposed to a solution that may contain HF and optionally a surfactant under DC current, the value selected to produce pores of the desired size. May be. If a nucleation layer is not desired, a larger DC current may be applied before applying a DC current corresponding to the desired pore size.

[0089] 形成された多孔性層206は、パターン形成された領域210により保護されていない領域において、および保護層領域210の下の支持体の領域において、2種類の異なる小孔の方向性を有していてよい。前者は支持体の表面に対して垂直または実質的に垂直な方向を向いた小孔を有していてよく、一方で後者は支持体の表面に対して平行な方向を向いた、または支持体の表面に対して実質的に90°と異なる角度で角度をつけられた小孔を有していてよい。   [0089] The formed porous layer 206 has two different pore orientations in the region not protected by the patterned region 210 and in the region of the support below the protective layer region 210. You may have. The former may have small holes oriented in a direction perpendicular or substantially perpendicular to the surface of the support, while the latter is oriented parallel to the surface of the support, or the support There may be a small hole angled at an angle substantially different from 90 ° with respect to the surface.

[0090] 多孔性層206の形成の後、より大きな電流を加えて第1の層よりも大きな多孔度を有する第2多孔性層207を形成してよい;図2Bfおよび2Afを参照。このより大きな電流は、第2多孔性層207が力学的崩壊に十分なだけもろいが粒子をなおしかるべき場所に保持することができるように選択することができる。   [0090] After formation of the porous layer 206, a larger current may be applied to form a second porous layer 207 having a greater porosity than the first layer; see FIGS. 2Bf and 2Af. This larger current can be selected so that the second porous layer 207 is brittle enough for mechanical disruption but still holds the particles in place.

[0091] もし核形成層がより早期に除去されていない場合、それはこの段階でドライエッチングの技法、例えばRIEを用いることにより除去されてよい。次いで保護フィルム
のパターン形成された領域210を除去してよい;図2Agおよび2Bgを参照。ウェファー201中で第2多孔性層207により留められている粒子を、もし望まれるなら次いで化学的に修飾することができる。
[0091] If the nucleation layer has not been removed earlier, it may be removed at this stage by using dry etching techniques such as RIE. The patterned area 210 of the protective film may then be removed; see FIGS. 2Ag and 2Bg. The particles retained by the second porous layer 207 in the wafer 201 can then be chemically modified if desired.

[0092] 粒子208または209は溶液中で第2多孔性層207を破壊することによりウェファー201から解放されてよく、それは例えば力学的手段、例えばウェファーを超音波振動にさらすことにより行うことができる;図2Ahおよび2Bhを参照。粒子209はそれらの中に形成された溝を有しており、それはそれらの形状およびそれらの力学的および小孔の特性を定めていてよい。例えば、粒子209の溝の下の部分は、粒子209の側面、すなわち粒子209の溝でない部分における小孔の大きさおよび多孔度と異なる小孔の大きさおよび多孔度を有していてよい。   [0092] The particles 208 or 209 may be released from the wafer 201 by breaking the second porous layer 207 in solution, which can be done, for example, by exposing the wafer to ultrasonic vibrations, for example. See FIGS. 2Ah and 2Bh. The particles 209 have grooves formed in them, which may define their shape and their mechanical and pore characteristics. For example, the portion of the particle 209 below the groove may have a pore size and porosity that is different from the size and porosity of the side of the particle 209, ie, the non-groove portion of the particle 209.

[0093] 実施例1および2で製作された粒子の形状は、エッチングの条件に依存して半球形、椀型、錐台等であってよい。例えば、椀型の形状に関して、椀の深さは電気化学的ウェットエッチングの前に粒子のパターンの中に形成される溝の深さに依存することができる。   [0093] The shape of the particles produced in Examples 1 and 2 may be hemispherical, bowl-shaped, frustum or the like depending on the etching conditions. For example, for saddle-shaped shapes, the depth of the wrinkles can depend on the depth of the grooves formed in the particle pattern prior to electrochemical wet etching.

実施例3.多孔性ケイ素粒子の製作
[0094] 図3に概略的に図説した方法において、多孔性層の形成は粒子のパターン形成に先行する。方法は、ケイ素ウェファー301を得ることから始まってよい。多孔性層302を形成するため、次いでウェファーをHFおよび場合により界面活性剤を含んでいてよい溶液にDC電流の下でさらしてよく、その数値は層302において望まれる大きさの小孔を得られるように選択されてよい;図3aを参照。続いてより大きな電流を加えて第1多孔性層の下の支持体301中で第2多孔性層303を形成してよい。このより大きな電流は、第2多孔性層303が第1多孔性層302よりも大きな多孔度を有するように選択されてよい;図3bを参照。好ましくは、このより大きな電流は、多孔性層303が必要ならば力学的に崩壊するのに十分なだけもろいが同時に粒子をウェファー内のしかるべき場所に保持することができるように選択される。
Example 3 Fabrication of porous silicon particles
[0094] In the method schematically illustrated in FIG. 3, the formation of the porous layer precedes the patterning of the particles. The method may begin with obtaining a silicon wafer 301. To form the porous layer 302, the wafer may then be exposed to a solution that may contain HF and optionally a surfactant under DC current, the value of which obtains pores of the desired size in the layer 302. May be selected; see FIG. 3a. Subsequently, a larger current may be applied to form the second porous layer 303 in the support 301 below the first porous layer. This larger current may be selected such that the second porous layer 303 has a greater porosity than the first porous layer 302; see FIG. 3b. Preferably, this larger current is selected so that the porous layer 303 is brittle enough to dynamically collapse if necessary, while at the same time holding the particles in place in the wafer.

[0095] 第2多孔性層の形成の後、粒子をパターン形成してよい。例えば、フォトレジスト層を多孔性ケイ素フィルム301の上に堆積させることができる。次いでフォトレジスト層をパターン形成して粒子を定めてよい。例えば、図3において、フォトレジスト層のパターン形成された領域304(図3c)が粒子を定めている。多孔性ケイ素層302の望まれない領域、すなわちフォトレジスト層のパターン形成された領域304により覆われていない多孔性層302の領域は、例えばドライエッチング、例えばRIEにより除去されてよい;図3dを参照。次いでフォトレジストのパターン形成された領域304を除去してよい。   [0095] After formation of the second porous layer, the particles may be patterned. For example, a photoresist layer can be deposited on the porous silicon film 301. The photoresist layer may then be patterned to define the particles. For example, in FIG. 3, the patterned region 304 (FIG. 3c) of the photoresist layer defines the particles. Undesired regions of the porous silicon layer 302, i.e. regions of the porous layer 302 not covered by the patterned region 304 of the photoresist layer, may be removed, for example, by dry etching, eg, RIE; FIG. reference. The patterned region 304 of photoresist may then be removed.

[0096] 次いでウェファー301中に第2多孔性層303により留められた粒子(図3e参照)を、望まれるなら化学的に修飾してよい。粒子306は、溶液中で第2多孔性層302を破壊することによりウェファー301から解放されてよく、それは例えば力学的手段、例えばウェファーを超音波振動にさらすことにより行うことができる;図3fを参照。   [0096] The particles retained by the second porous layer 303 in the wafer 301 (see FIG. 3e) may then be chemically modified if desired. The particles 306 may be released from the wafer 301 by breaking the second porous layer 302 in solution, which can be done, for example, by mechanical means, for example by exposing the wafer to ultrasonic vibrations; FIG. reference.

実施例4.多孔性ケイ素粒子の高収率製作I
[0097] 実施例3の方法は多層の方法に変形させてよく、それは製作される粒子の高い収率をもたらすことを可能にする可能性がある。方法はケイ素ウェファー401を得ることから始まってよい。次いでウェファー401をHF/界面活性剤溶液にさらしてよく、DC電流を特定の時間加えて第1多孔性ケイ素層402を形成してよい;図4aを参照。次いでより大きな電流を加えてより大きな多孔度を有する第2多孔性層403を解放層と
して形成してよい。このより大きな電流は、第2多孔性層403が力学的崩壊に十分なだけもろいが同時に粒子をウェファー401内に保持することができるように選択されてよい。
Example 4 High yield production of porous silicon particles I
[0097] The method of Example 3 may be transformed into a multi-layer method, which may allow for high yields of fabricated particles. The method may begin with obtaining a silicon wafer 401. The wafer 401 may then be exposed to the HF / surfactant solution and a DC current may be applied for a specified time to form the first porous silicon layer 402; see FIG. 4a. Then, a larger current may be applied to form a second porous layer 403 having a greater porosity as a release layer. This larger current may be selected so that the second porous layer 403 is brittle enough for mechanical disruption, while at the same time retaining the particles in the wafer 401.

[0098] 安定な多孔性層、例えば第1多孔性層402の形成、および破壊可能な解放多孔性層、例えば第2多孔性層403の形成の工程を繰り返して周期的な層構造を形成してよい。例えば、図4bはその周期的な構造を示し、そこでは安定な多孔性層402は破壊可能な解放層403により隔てられている。次いで粒子のパターン形成を実施してよい。   [0098] A periodic layer structure is formed by repeating the steps of forming a stable porous layer, for example, the first porous layer 402, and a breakable release porous layer, for example, the second porous layer 403. It's okay. For example, FIG. 4 b shows its periodic structure, where the stable porous layer 402 is separated by a breakable release layer 403. Particle patterning may then be performed.

[0099] 例えば、マスキング層、例えば金属フィルムは、一番上の第1多孔性層402の上に堆積させてよい。フォトレジスト層はマスキングフィルムの最上部の上に置いてよい。金属のマスキングフィルムを堆積させない場合、フォトレジストを一番上の第1多孔性層402に直接置いてよい。次いで、リソグラフィーの技法を適用してフォトレジスト層をパターン形成してよい。図4cに示すように、パターン形成されたフォトレジスト層はパターン形成されたフォトレジスト領域を含んでいてよく、それは製作される粒子の形状および寸法を定めてよい。次いで周期的な多孔性構造の望まれない領域、すなわち周期的構造のパターン形成されたフォトレジスト領域404により覆われていない領域を除去して、パターン形成されたフォトレジスト領域404により一番上を覆われた積み重ね(stack)406を形成してよい;図4dを参照。次いで、フォトレジストフィルムおよび/またはマスキングフィルムを積み重ね406の一番上から、例えばピラニア溶液(1体積のHおよび2体積のHSO)を用いることにより除去してよい;図4eを参照。望まれるなら、安定な多孔性層の一部から形成されて解放可能な多孔性層により積み重ね406の中に留められている粒子405を、次いで化学的に修飾してよい。粒子405の積み重ね406からの、溶液中への解放は、力学的手段、例えば積み重ね406を有するウェファー401を超音波振動にさらすことにより実施してよい;図4fを参照。 [0099] For example, a masking layer, such as a metal film, may be deposited over the top first porous layer 402. The photoresist layer may be placed on top of the masking film. If no metal masking film is to be deposited, the photoresist may be placed directly on the top first porous layer 402. Lithographic techniques may then be applied to pattern the photoresist layer. As shown in FIG. 4c, the patterned photoresist layer may include a patterned photoresist region, which may define the shape and dimensions of the fabricated particles. The unwanted region of the periodic porous structure is then removed, i.e. the region not covered by the patterned photoresist region 404 of the periodic structure, and the top is covered by the patterned photoresist region 404. A covered stack 406 may be formed; see FIG. 4d. The photoresist film and / or masking film may then be removed from the top of the stack 406, for example by using a piranha solution (1 volume H 2 O 2 and 2 volumes H 2 SO 4 ); FIG. See If desired, the particles 405 formed from a portion of the stable porous layer and retained in the stack 406 by a releasable porous layer may then be chemically modified. Release of the particles 405 from the stack 406 into the solution may be performed by subjecting the wafer 401 having the stack 406 to ultrasonic vibrations, such as mechanical means; see FIG. 4f.

実施例5.多孔性ケイ素粒子の高収率製作II
[0100] 本実施例は、多孔性ケイ素粒子の高収率製作のための別の方法を示す。ケイ素ウェファー501から開始し、ウェファーを異方性エッチング、例えば深堀りRIE(Deep RIE)から保護するために保護層をウェファー上に堆積させてよい。保護層は、例えば二酸化ケイ素フィルムまたはフォトレジストフィルムのようなものであってよい。保護フィルムはパターン形成されて保護層のパターン形成された領域502を形成してよく、それは製作される粒子の断面の形状および寸法を定めている;図5aを参照。この最初の保護層のパターン形成は、図1A(a)〜(d)に図説した保護層のパターン形成と同様に実施されてよい。
Example 5 FIG. High yield fabrication of porous silicon particles II
[0100] This example shows another method for high yield fabrication of porous silicon particles. Starting from the silicon wafer 501, a protective layer may be deposited on the wafer to protect the wafer from anisotropic etching, such as deep RIE. The protective layer may be, for example, a silicon dioxide film or a photoresist film. The protective film may be patterned to form a patterned area 502 of the protective layer, which defines the cross-sectional shape and dimensions of the fabricated particles; see FIG. 5a. The pattern formation of the first protective layer may be performed in the same manner as the pattern formation of the protective layer illustrated in FIGS.

[0101] 次いで異方性エッチングの技法をウェファーの保護されていない領域に適用して、保護フィルムのパターン形成された領域502の下の柱(pillars)503を形成してよい;図5bを参照。次いで柱503の最上部の保護フィルム502を除去してよい。次いで、第2の保護層504を柱503の上および柱503の間のエッチングされた領域508の中に堆積させてよい;図5cを参照。第2の保護層504は、それがウェファーをHFを基礎とする溶液中での電気化学的エッチングから保護することができるようなものであることができる。例えば、第2の保護層504は窒化ケイ素フィルムまたはフォトレジストフィルムであることができる。ついで、第2の保護層504の一部を、例えばエッチングまたは平面化により除去することにより、柱503の最上部を露出させてよい。好ましくは、その除去の後に、第2の保護層504はエッチングされた領域508の側面上で、および底部において完全なままである;図5dを参照。   [0101] An anisotropic etching technique may then be applied to the unprotected area of the wafer to form pillars 503 below the patterned area 502 of the protective film; see FIG. 5b . Then, the uppermost protective film 502 of the pillar 503 may be removed. A second protective layer 504 may then be deposited over the pillars 503 and in the etched regions 508 between the pillars 503; see FIG. 5c. The second protective layer 504 can be such that it can protect the wafer from electrochemical etching in a HF-based solution. For example, the second protective layer 504 can be a silicon nitride film or a photoresist film. Next, a part of the second protective layer 504 may be removed by, for example, etching or planarization to expose the uppermost portion of the pillar 503. Preferably, after its removal, the second protective layer 504 remains intact on the sides of the etched region 508 and at the bottom; see FIG. 5d.

[0102] その後、パターン形成された柱を有するウェファーをHFを基礎とする溶液に
、加えられたDC電流の下でさらして第1多孔性層505を形成してよく、それはそれから粒子が形成されてよい安定な多孔性層である。加えられるDC電流は、粒子中に望まれる大きさを有する小孔を形成するように選択されてよい。その後、より大きな電流を加えて第2多孔性層506を形成してよく、それは第1多孔性層505よりも大きな多孔度を有する解放多孔性層である。このより大きな電流は、解放多孔性層が、片や力学的崩壊に十分なだけもろく、かつその一方でそれが解放の前に粒子をしかるべき場所に保持するのに十分なだけ強固であるように選択されてよい。安定な多孔性層、例えば層505の形成、および解放層、例えば層506の形成の工程を、望まれる回数繰り返して柱503における周期的な層構造を形成してよい。例えば、図5(e)は安定な多孔性層505および解放多孔性層506を交互に置くことにより形成された周期的な構造509を示す。周期的な層構造509が形成されたら、残った第2の保護層504は除去してよい;図5fを参照。
[0102] A wafer having patterned pillars may then be exposed to an HF-based solution under an applied DC current to form a first porous layer 505 from which particles are formed. A stable porous layer. The applied DC current may be selected to form pores having the desired size in the particles. Thereafter, a larger current may be applied to form the second porous layer 506, which is an open porous layer having a greater porosity than the first porous layer 505. This larger current makes the open porous layer brittle enough for fragmentation and mechanical disruption, while it is strong enough to hold the particles in place before release. May be selected. The steps of forming a stable porous layer, such as layer 505, and a release layer, such as layer 506, may be repeated as many times as desired to form a periodic layer structure in pillar 503. For example, FIG. 5 (e) shows a periodic structure 509 formed by alternating stable porous layers 505 and open porous layers 506. Once the periodic layer structure 509 is formed, the remaining second protective layer 504 may be removed; see FIG. 5f.

[0103] 望まれるなら、安定な多孔性層505の一部から形成され、解放可能な多孔性層506により周期的な積み重ね構造509の中に留められている粒子507を、次いで化学的に修飾してよい。粒子507の積み重ね509から溶液中への解放は、力学的手段、例えば積み重ね509を有するウェファー501を超音波振動にさらすことにより実施してよい;図5gを参照。   [0103] If desired, the particles 507 formed from a portion of the stable porous layer 505 and retained in the periodic stack 509 by the releasable porous layer 506 are then chemically modified. You can do it. Release of the particles 507 from the stack 509 into the solution may be accomplished by exposing the wafer 501 with mechanical means, eg, the stack 509, to ultrasonic vibration; see FIG. 5g.

[0104] 上記の方法において、大きな多孔度の解放層の形成の工程は電解研磨で置き換えてよい。この場合、形成される周期的な構造は、交互に並ぶ安定な多孔性層および解放多孔性層の代わりの電解研磨により形成される隙間を含んでいてよい。安定な多孔性層は、残っている第2の保護層504によりウェファーに完全なまま保持されてよい。その場合、形成された粒子の安定な多孔性層からの解放は、残っている第2保護層を除去することにより実施されてよい。解放の前に、粒子がまだ完全なままでウェファーと共にある間に化学的に修飾されてよい。   [0104] In the above method, the step of forming a release layer having a large porosity may be replaced by electropolishing. In this case, the periodic structure formed may include gaps formed by electropolishing instead of alternating stable and open porous layers. The stable porous layer may be held intact on the wafer by the remaining second protective layer 504. In that case, release of the formed particles from the stable porous layer may be carried out by removing the remaining second protective layer. Prior to release, it may be chemically modified while the particles are still intact and with the wafer.

表面修飾のプロトコル
[0105] 下記に典型的なプロトコルを提供し、それは酸化、シラン処理およびターゲッティング部分、例えば抗体の結合によるケイ素粒子の表面修飾のために用いられてよい。
Surface modification protocol
[0105] Provided below is a typical protocol that may be used for surface modification of silicon particles by oxidation, silanization and targeting moieties such as antibody binding.

ケイ素微粒子の酸化
[0106] IPA中のケイ素微粒子を、ホットプレート(80〜90℃)上に置いたガラスビーカーの中で乾燥させることができる。ケイ素粒子をピラニア(1体積のHおよび2体積のHSO)中で酸化することができる。H添加の後、粒子を超音波処理することができ、次いで酸を添加することができる。懸濁液を断続的に超音波処理しながら100〜110℃に2時間加熱して粒子を分散させることができる。次いで懸濁液をDI水中で懸濁液のpHが約5.5〜6になるまで洗浄することができる。次いで粒子を適切な緩衝液、IPA(イソプロピルアルコール)に移す、または水中で保管してさらに使用するまで冷蔵することができる。
Oxidation of silicon fine particles
[0106] Silicon microparticles in IPA can be dried in a glass beaker placed on a hot plate (80-90 ° C). Silicon particles can be oxidized in piranha (1 volume H 2 O 2 and 2 volumes H 2 SO 4 ). After the H 2 O 2 addition, the particles can be sonicated and then the acid can be added. The suspension can be heated to 100-110 ° C. for 2 hours with intermittent sonication to disperse the particles. The suspension can then be washed in DI water until the pH of the suspension is about 5.5-6. The particles can then be transferred to a suitable buffer, IPA (isopropyl alcohol), or stored in water and refrigerated until further use.

シラン処理
[0107] 酸化。シラン処理の過程の前に、酸化された粒子を1.5M HNO酸中でおおよそ1.5時間(室温で)ヒドロキシル化することができる。粒子をDI水中で3〜5回洗浄することができる(洗浄は水中での懸濁および遠心分離、それに続く上清の除去ならびに手順の繰り返しを含むことができる)。
Silane treatment
[0107] Oxidation. Prior to the silane treatment process, the oxidized particles can be hydroxylated in 1.5M HNO 3 acid for approximately 1.5 hours (at room temperature). The particles can be washed 3-5 times in DI water (washing can include suspension and centrifugation in water followed by removal of the supernatant and repetition of the procedure).

[0108] APTES処理。粒子を、それらをIPA中で2回洗浄することによりIPA(イソプロピルアルコール)に懸濁することができる。次いで粒子を0.5%(v/v)のAPTES(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)を含むIPA溶液中で、室温で
45分間懸濁することができる。次いで粒子をIPAで4〜6回遠心分離により洗浄し、IPA中で冷蔵保管することができる。あるいは、粒子を一定分量ずつ分けて(aliquoted)乾燥させ、さらに使用するまで真空および乾燥剤の下で保管することができる。
[0108] APTES processing. The particles can be suspended in IPA (isopropyl alcohol) by washing them twice in IPA. The particles can then be suspended in an IPA solution containing 0.5% (v / v) APTES (3-aminopropyltriethoxysilane) for 45 minutes at room temperature. The particles can then be washed 4-6 times with IPA and stored refrigerated in IPA. Alternatively, the particles can be aliquoted to dry and stored under vacuum and desiccant until further use.

[0109] MPTMS処理。粒子を上記と同じ手順を用いてHNO3中でヒドロキシル化することができる。水およびIPAで洗浄した後、粒子をIPA中0.5% v/vおよび0.5% v/vのMPTMS(3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)で4時間シラン処理することができる。次いで粒子をIPAで4〜6回洗浄し、次いでIPA中で冷蔵保管する、または一定分量ずつ分けて乾燥させ、真空および乾燥剤の下で保管することができる。   [0109] MPTMS processing. The particles can be hydroxylated in HNO3 using the same procedure as described above. After washing with water and IPA, the particles can be silanized with 0.5% v / v and 0.5% v / v MPTMS (3-mercaptopropyltrimethoxysilane) in IPA for 4 hours. The particles can then be washed 4-6 times with IPA and then refrigerated in IPA, or aliquoted and dried and stored under vacuum and desiccant.

[0110] 抗体の複合化(Conjugation)。微粒子を上記のようにAPTESおよび/またはMPTMSで修飾することができる。スクシンイミジル 4−N−マレイミドメチル シクロヘキサン−1−カルボキシレート(SMCC)架橋剤の水溶性類似体であるスルホ−SMCCを用いて粒子と抗VEGFR2抗体を架橋することができる。APTESおよびMPTMS粒子の両方を抗VEGFR2と複合化させるのに用いられる粒子の総数は、約7.03×10であることができる。粒子を0.5% TritonX−100を含むリン酸緩衝液中で6回洗浄および遠心分離し、続いて何も加えていないリン酸緩衝液中で4回洗浄し、次いでプレートリーダー上で読み取ることができる。 [0110] Conjugation of antibodies. Microparticles can be modified with APTES and / or MPTMS as described above. Sulfoimidsyl 4-N-maleimidomethyl cyclohexane-1-carboxylate (SMCC), a water-soluble analog of the crosslinker, can be used to crosslink particles and anti-VEGFR2 antibodies. The total number of particles used to complex both APTES and MPTMS particles with anti-VEGFR2 can be about 7.03 × 10 6 . Wash and centrifuge the particles 6 times in phosphate buffer containing 0.5% Triton X-100, followed by 4 washes in phosphate buffer with nothing added, then read on a plate reader Can do.

[0111] 抗体、例えばIgG、EGFR、VEGFRの、ナノポーラスケイ素粒子への、表面のシラン処理およびその後に続く、これらの抗体を共有結合により結合させることのできるすぐに入手できるタンパク質架橋剤を含むカップリング法による、化学的な足場(scaffold)を介した固定を、実験的に示した。   [0111] Cups comprising antibodies, eg, IgG, EGFR, VEGFR, surface silanized to nanoporous silicon particles, followed by readily available protein crosslinkers that can covalently bind these antibodies. Immobilization via a chemical scaffold by the ring method has been shown experimentally.

APTESを用いた表面修飾
[0112] 典型的な表面修飾において、多孔性ケイ素粒子を1.5M HNO中で1時間ヒドロキシル化することができる。アミン基を表面上に、イソプロパノール(IPA)中で0.5% v/v 3−アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)を含む溶液を用いて室温において30分間シラン処理することにより導入する。チオール基を表面上にIPA中0.5% v/v 3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)および0.5% v/v HOを用いてコートすることができる。APTESでコートされた、およびMPTMSでコートされた粒子をリン酸緩衝生理食塩水(phosphate−buffered ssline)(PBS)中で懸濁し、架橋剤1mM N−スクシンイミジル−S−アセチルチオアセテート(SATA)、1mM スルホスクシンイミジル 4−(N−マレイミドメチル)シクロヘキサン−1−カルボキシレート(スルホ−SMCC)、1mM N−スクシンイミジル[4−ヨードアセチル]アミノベンゾエート(スルホ−SIAB)、または1mM スクシンイミジル 6−(3−[2−ピリジルジチオ]−プロピオンアミド)ヘキサノエート(SPDP)と、室温で1時間反応させることができる。次いで、抗体を粒子の上に生物学的に複合化させる(bioconjugated)ことができる。
Surface modification using APTES
[0112] In a typical surface modification, porous silicon particles can be hydroxylated in 1.5M HNO 3 for 1 hour. Amine groups are introduced on the surface by silanization for 30 minutes at room temperature with a solution containing 0.5% v / v 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) in isopropanol (IPA). It can be coated with a thiol group of 0.5% in IPA on the surface of the v / v 3- mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) and 0.5% v / v H 2 O . APTES coated and MPTMS coated particles are suspended in phosphate-buffered saline (PBS) and the cross-linking agent 1 mM N-succinimidyl-S-acetylthioacetate (SATA), 1 mM sulfosuccinimidyl 4- (N-maleimidomethyl) cyclohexane-1-carboxylate (sulfo-SMCC), 1 mM N-succinimidyl [4-iodoacetyl] aminobenzoate (sulfo-SIAB), or 1 mM succinimidyl 6- ( It can be reacted with 3- [2-pyridyldithio] -propionamido) hexanoate (SPDP) for 1 hour at room temperature. The antibody can then be bioconjugated onto the particle.

実施例6:”大きい小孔”のケイ素粒子の製作
[0113] 図6は下記のように製作した1.2μmのケイ素多孔性粒子の走査型電子顕微鏡画像を示す。0.005オーム−cmの抵抗率を有する、高ドープされた(Heavily doped)p++型(100)ウェファー(Silicon Quest Inc)を支持体として用いた。窒化ケイ素の200nmの層を低圧化学気相堆積(LPCVD)システムにより堆積させた。標準的なフォトリソグラフィーを用いて、EVG620アライナー(真空接触)を用いて1μmの円形の粒子パターンをパターン形成した。次い
で窒化ケイ素を反応性イオンエッチング(RIE)により選択的に除去した。ウェファーの裏側の上の窒化ケイ素をRIEにより除去した。300nmのケイ素の溝を、露出した粒子パターン中のケイ素の中にエッチングした。フォトレジストをピラニア(体積によりHSO:H=3:1)を用いて除去した。ウェファーの裏側の上にアルミニウムフィルムをコートした。次いでウェファーを電気化学的エッチングのために自家製のTeflon(登録商標)セルの中に置いた。ナノポアをフッ化水素酸(HF)およびエタノールの混合物(3:7v/v)中で、80mA/cmの電流密度を25秒間加えて形成した。解放高多孔度層を、400mA/cmの電流密度を6秒間加えることにより形成した。HFにより窒化物の層を除去した後、粒子をIPA中で超音波に1分間さらすことにより解放した。多孔性ケイ素粒子を含むIPAを集めて保管した。
Example 6: Fabrication of "large pore" silicon particles
FIG. 6 shows a scanning electron microscope image of 1.2 μm porous silicon particles produced as follows. A highly doped p ++ type (100) wafer (Silicon Quest Inc) having a resistivity of 0.005 ohm-cm was used as the support. A 200 nm layer of silicon nitride was deposited by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) system. Using standard photolithography, a 1 μm circular particle pattern was patterned using an EVG620 aligner (vacuum contact). The silicon nitride was then selectively removed by reactive ion etching (RIE). The silicon nitride on the back side of the wafer was removed by RIE. A 300 nm silicon trench was etched into the silicon in the exposed particle pattern. The photoresist was removed using piranha (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 3: 1 by volume). An aluminum film was coated on the back side of the wafer. The wafer was then placed in a homemade Teflon® cell for electrochemical etching. Nanopores were formed in a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ethanol (3: 7 v / v) by applying a current density of 80 mA / cm 2 for 25 seconds. An open high porosity layer was formed by applying a current density of 400 mA / cm 2 for 6 seconds. After removal of the nitride layer by HF, the particles were released by exposure to ultrasound in IPA for 1 minute. IPA containing porous silicon particles was collected and stored.

[0114] ケイ素粒子の形態を、LEO1530走査型電子顕微鏡を用いて測定した。IPA中の粒子をアルミニウムのSEM試料台の上に直接置いて乾燥させた。粒子を有するSEMの台をLEO1530の試料チャンバーの中に入れる。電子ビームの加速電圧は10kVであり、作動距離は約5mmである。   [0114] The morphology of the silicon particles was measured using a LEO 1530 scanning electron microscope. The particles in IPA were placed directly on an aluminum SEM sample stage and dried. Place the SEM platform with the particles into the LEO 1530 sample chamber. The acceleration voltage of the electron beam is 10 kV, and the working distance is about 5 mm.

[0115] 図6のSEM画像は、裏側を見た、すなわち製作の間はウェファーの前側表面から離れていた側を見た、ウェファーの表面に平行な円形(直径1.2μm)の形状を有する粒子である。図6の粒子の全体の3次元の形状は半球状である。図6の画像は領域601および602を示しており、それらはそれぞれ、表面に対して平行な、または角度をなす小孔、および表面に対して垂直な小孔に対応する。粒子の中央における小孔の大きさは約30nmである。得られた粒子は元のパターンよりも大きく、これは多孔性層が電気化学的エッチングの間に支持体の保護された領域の下に、およびその中に入り込む可能性があるためである。   [0115] The SEM image of FIG. 6 has a circular (1.2 μm diameter) shape parallel to the wafer surface as seen from the back side, ie, the side away from the front surface of the wafer during fabrication. Particles. The overall three-dimensional shape of the particles in FIG. 6 is hemispherical. The image in FIG. 6 shows regions 601 and 602, which correspond to small holes parallel or angled to the surface and small holes perpendicular to the surface, respectively. The size of the small hole in the center of the particle is about 30 nm. The resulting particles are larger than the original pattern, because the porous layer can enter under and within the protected area of the support during electrochemical etching.

実施例7.長円形の形状の”大きい小孔”のケイ素粒子の製作
[0116] 図7は長円形の断面を有するケイ素粒子のSEM画像を示す。粒子は下記のように製作した。0.005オーム−cmの抵抗率を有する、高ドープされたp++型(100)ウェファー(Silicon Quest Inc)を支持体として用いた。窒化ケイ素の200nmの層を低圧化学気相堆積(LPCVD)システムにより堆積させた。標準的なフォトリソグラフィーを用いて、EVG620アライナーを用いて2μmの長円形の形状の粒子をパターン形成した。次いで窒化物を反応性イオンエッチング(RIE)により選択的に除去した。ウェファーの裏側の窒化ケイ素をRIEにより除去した。600nmのケイ素の溝を、露出した粒子パターン中のケイ素の中にエッチングした。フォトレジストをピラニア(体積によりHSO:H=3:1)を用いて除去した。次いでウェファーを電気化学的エッチングのために自家製のTeflon(登録商標)セルの中に置いた。エッチング溶液はフッ化水素酸(HF)およびエタノールの混合物(3:7 v/v)であった。400mA/cm2の高密度電流を1秒間加えて核形成層を除去した。次いで80mA/cmの電流密度を25秒間加えてナノポアを形成した。高多孔度解放層を、400mA/cmの電流密度を6秒間加えることにより形成した。HFにより窒化物の層を除去した後、粒子をIPA中で1分間の超音波により解放した。多孔性ケイ素粒子を含むIPA溶液を集めて保管した。製作した粒子を含むIPA溶液1滴をアルミニウムのSEM試料台の上に直接置いて乾燥させた。LEO1530走査型電子顕微鏡を用いてSEM画像を測定した。電子ビームの加速電圧は10kVであり、作動距離は約5mmである。図7のSEM画像は、得られた粒子を上から見たものを示す。粒子は、そこでは小孔が表面に対して平行である、または角度をなしている領域701、およびそこでは小孔が表面に対して垂直である領域702を有する。
Example 7 Fabrication of oval-shaped “large pore” silicon particles
FIG. 7 shows an SEM image of silicon particles having an oval cross section. The particles were made as follows. A highly doped p ++ type (100) wafer (Silicon Quest Inc) having a resistivity of 0.005 ohm-cm was used as the support. A 200 nm layer of silicon nitride was deposited by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) system. Standard photolithography was used to pattern 2 μm oval shaped particles using an EVG620 aligner. The nitride was then selectively removed by reactive ion etching (RIE). The silicon nitride on the back side of the wafer was removed by RIE. A 600 nm silicon trench was etched into the silicon in the exposed particle pattern. The photoresist was removed using piranha (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 3: 1 by volume). The wafer was then placed in a homemade Teflon® cell for electrochemical etching. The etching solution was a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ethanol (3: 7 v / v). The nucleation layer was removed by applying a high density current of 400 mA / cm 2 for 1 second. Next, a current density of 80 mA / cm 2 was applied for 25 seconds to form nanopores. A high porosity release layer was formed by applying a current density of 400 mA / cm 2 for 6 seconds. After removing the nitride layer by HF, the particles were released in IPA by sonication for 1 minute. An IPA solution containing porous silicon particles was collected and stored. One drop of the IPA solution containing the prepared particles was placed directly on an aluminum SEM sample stage and dried. SEM images were measured using a LEO 1530 scanning electron microscope. The acceleration voltage of the electron beam is 10 kV, and the working distance is about 5 mm. The SEM image in FIG. 7 shows the resulting particles viewed from above. The particles have a region 701 where the pores are parallel or angled with respect to the surface and a region 702 where the pores are perpendicular to the surface.

実施例8:”小さい小孔”のケイ素粒子の製作
[0117] 図8は半球状の形状を有する3.1μmの粒子を示すSEM画像である。粒子
は下記のように製作した。0.005オーム−cmの抵抗率を有する、高ドープされたp++型(100)ウェファー(Silicon Quest Inc)を支持体として用いた。窒化ケイ素の200〜350nmの層を低圧化学気相堆積(LPCVD)システムにより支持体の上に堆積させた。フォトリソグラフィーを用いて、2μmの円形の粒子パターンをパターン形成した。次いで窒化物を反応性イオンエッチング(RIE)により選択的に除去した。ウェファーの裏側の窒化ケイ素をRIEにより除去した。フォトレジストをピラニア(体積によりHSO:H=3:1)を用いて除去した。次いでウェファーを電気化学的エッチングのために自家製のTeflon(登録商標)セルの中に置いた。フッ化水素酸(HF)およびエタノールの混合物(1:1 v/v)中で、6mA/cmの電流密度を1分45秒間加えてナノポアを形成した。高多孔度解放層を、320mA/cmのより高い電流密度をフッ化水素酸(HF)およびエタノールの混合物(2:5 v/v)中で6秒間加えることにより形成した。HFにより窒化物の層を除去した後、支持体を超音波振動に1分間さらすことにより粒子を解放した。IPA中において粒子を含む1滴をアルミニウムのSEM試料台の上に直接置いて乾燥させた。LEO1530走査型電子顕微鏡を用いてSEM画像を測定した。電子ビームの加速電圧は10kVであり、作動距離は約5mmである。図8のSEM画像は、製作された粒子を示す。差し込み図は10nm未満の小孔の大きさを有する製作された粒子を示す。
Example 8: Production of "small pore" silicon particles
FIG. 8 is an SEM image showing 3.1 μm particles having a hemispherical shape. The particles were made as follows. A highly doped p ++ type (100) wafer (Silicon Quest Inc) having a resistivity of 0.005 ohm-cm was used as the support. A 200-350 nm layer of silicon nitride was deposited on the support by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) system. A 2 μm circular particle pattern was formed using photolithography. The nitride was then selectively removed by reactive ion etching (RIE). The silicon nitride on the back side of the wafer was removed by RIE. The photoresist was removed using piranha (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 3: 1 by volume). The wafer was then placed in a homemade Teflon® cell for electrochemical etching. In a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ethanol (1: 1 v / v), a current density of 6 mA / cm 2 was applied for 1 minute 45 seconds to form nanopores. A high porosity release layer was formed by applying a higher current density of 320 mA / cm 2 in a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ethanol (2: 5 v / v) for 6 seconds. After removing the nitride layer by HF, the particles were released by exposing the support to ultrasonic vibration for 1 minute. A drop containing particles in IPA was placed directly on an aluminum SEM sample stage and allowed to dry. SEM images were measured using a LEO 1530 scanning electron microscope. The acceleration voltage of the electron beam is 10 kV, and the working distance is about 5 mm. The SEM image in FIG. 8 shows the fabricated particles. The inset shows the fabricated particles having a pore size of less than 10 nm.

実施例9:”大きい小孔”のケイ素粒子の製作
[0118] 図10は500nmの溝を有する3.2μmのケイ素粒子のSEM画像を示す。粒子は下記のように製作した。0.005オーム−cmの抵抗率を有する、高ドープされたp++型(100)ウェファー(Silicon Quest Inc)を支持体として用いた。低応力(low stress)窒化ケイ素の100nmの層を低圧化学気相堆積(LPCVD)システムにより支持体の上に堆積させた。標準的なフォトリソグラフィーを用いて、EVG620アライナーを用いて2μmの円形の粒子パターンをパターン形成した。次いで窒化物を反応性イオンエッチング(RIE)により選択的に除去した。ウェファーの裏側の窒化ケイ素をRIEにより除去した。500nmのケイ素の溝を、露出した粒子パターン上のケイ素の中にRIEによりエッチングした。フォトレジストをピラニア(体積によりHSO:H=3:1)を用いて除去した。次いでウェファーを電気化学的エッチングのために自家製のTeflon(登録商標)セルの中に置いた。フッ化水素酸(HF)およびエタノールの混合物(1:3 v/v)中で、16mA/cmの電流密度を105秒間加えてナノポアを形成した。より高い多孔度の解放層を、220mA/cmの電流密度を6秒間加えることにより形成した。HFにより窒化物の層を除去した後、粒子をIPA中でウェファーを超音波振動に1分間さらすことにより解放した。多孔性ケイ素粒子を含むIPA溶液を集めて保管した。
Example 9: Fabrication of "large pore" silicon particles
FIG. 10 shows an SEM image of 3.2 μm silicon particles having a 500 nm groove. The particles were made as follows. A highly doped p ++ type (100) wafer (Silicon Quest Inc) having a resistivity of 0.005 ohm-cm was used as the support. A 100 nm layer of low stress silicon nitride was deposited on the support by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) system. Using standard photolithography, a 2 μm circular particle pattern was patterned using an EVG620 aligner. The nitride was then selectively removed by reactive ion etching (RIE). The silicon nitride on the back side of the wafer was removed by RIE. A 500 nm silicon trench was etched by RIE into the silicon on the exposed particle pattern. The photoresist was removed using piranha (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 3: 1 by volume). The wafer was then placed in a homemade Teflon® cell for electrochemical etching. Nanopores were formed in a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ethanol (1: 3 v / v) by applying a current density of 16 mA / cm 2 for 105 seconds. A higher porosity release layer was formed by applying a current density of 220 mA / cm 2 for 6 seconds. After removing the nitride layer by HF, the particles were released by exposing the wafer to ultrasonic vibration for 1 minute in IPA. An IPA solution containing porous silicon particles was collected and stored.

[0119] IPA中において粒子を含む1滴をアルミニウムのSEM試料台の上に直接置いて乾燥させた。LEO1530走査型電子顕微鏡を用いてSEM画像を測定した。電子ビームの加速電圧は10kVであった;作動距離は約5mmである。図10のSEM画像は、得られた椀型の形状の粒子を示す。粒子は椀の底部の上に約30nmの小孔を、側面の上により小さい小孔を有する。   [0119] A drop containing particles in IPA was placed directly on an aluminum SEM sample stage and allowed to dry. SEM images were measured using a LEO 1530 scanning electron microscope. The acceleration voltage of the electron beam was 10 kV; the working distance is about 5 mm. The SEM image of FIG. 10 shows the obtained bowl-shaped particles. The particles have about 30 nm pores on the bottom of the wrinkles and smaller pores on the sides.

実施例10:深い溝のエッチングによる”大きい小孔”のケイ素粒子の製作
[0120] 図11はケイ素エッチングにより形成された約1.5μmの深い溝を有する製作されたケイ素粒子のSEM画像を示す。粒子は下記のように製作した。
Example 10: Fabrication of "large pore" silicon particles by deep groove etching
[0120] FIG. 11 shows an SEM image of fabricated silicon particles having about 1.5 μm deep grooves formed by silicon etching. The particles were made as follows.

[0121] 0.005オーム−cmの抵抗率を有する、高ドープされたp++型(100)ウェファー(Silicon Quest Inc)を支持体として用いた。低応力窒化ケイ素の100nmの層を低圧化学気相堆積(LPCVD)システムにより支持体の上に堆積させた。標準的なフォトリソグラフィーを用いて、EVG620アライナーを用い
て2μmの円形の粒子パターンをパターン形成した。次いで窒化物を反応性イオンエッチング(RIE)により選択的に除去した。ウェファーの裏側の窒化ケイ素をRIEにより除去した。1500nmのケイ素の溝を、露出した粒子パターン上のケイ素の中にエッチングした。フォトレジストをピラニア(体積によりHSO:H=3:1)を用いて除去した。次いでウェファーを電気化学的エッチングのために自家製のTeflon(登録商標)セルの中に置いた。フッ化水素酸(HF)およびエタノールの混合物(1:3 v/v)中で、16mA/cmの電流密度を105秒間加えてナノポアを形成した。高多孔度解放層を、220mA/cmの電流密度を6秒間加えることにより形成した。HFにより窒化物の層を除去した後、粒子をIPA中でウェファーを超音波振動に1分間さらすことにより解放した。多孔性ケイ素粒子を含むIPA溶液を集めて保管した。
[0121] A highly doped p ++ type (100) wafer (Silicon Quest Inc) having a resistivity of 0.005 ohm-cm was used as a support. A 100 nm layer of low stress silicon nitride was deposited on the support by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) system. Using standard photolithography, a 2 μm circular particle pattern was patterned using an EVG620 aligner. The nitride was then selectively removed by reactive ion etching (RIE). The silicon nitride on the back side of the wafer was removed by RIE. A 1500 nm silicon trench was etched into the silicon on the exposed particle pattern. The photoresist was removed using piranha (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 3: 1 by volume). The wafer was then placed in a homemade Teflon® cell for electrochemical etching. Nanopores were formed in a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ethanol (1: 3 v / v) by applying a current density of 16 mA / cm 2 for 105 seconds. A high porosity release layer was formed by applying a current density of 220 mA / cm 2 for 6 seconds. After removing the nitride layer by HF, the particles were released by exposing the wafer to ultrasonic vibration for 1 minute in IPA. An IPA solution containing porous silicon particles was collected and stored.

[0122] IPA中において粒子を含む1滴をアルミニウムのSEM試料台の上に直接置いて乾燥させた。LEO1530走査型電子顕微鏡を用いてSEM画像を測定した。電子ビームの加速電圧は10kVであり、作動距離は約5mmである。図11のSEM画像は、得られた弾丸の形状の粒子を示す。弾丸の先端1101は約30nmの小孔を有しており、一方で弾丸の本体1102はより小さい小孔を有する。   [0122] A drop containing particles in IPA was placed directly on an aluminum SEM sample stage and allowed to dry. SEM images were measured using a LEO 1530 scanning electron microscope. The acceleration voltage of the electron beam is 10 kV, and the working distance is about 5 mm. The SEM image in FIG. 11 shows the resulting bullet-shaped particles. The bullet tip 1101 has a small hole of about 30 nm, while the bullet body 1102 has a smaller hole.

実施例11:RIEにより除去される核形成層を有する”大きい小孔”のケイ素粒子の製作
[0123] 図12は500nmのケイ素の溝のエッチングを有する製作された3.2μmのケイ素粒子のSEM断面画像を示す:左:核形成層を有する;右:RIEにより除去された核形成層。粒子は下記のように製作した。0.005オーム−cmの抵抗率を有する、高ドープされたp++型(100)ウェファー(Silicon Quest Inc)を支持体として用いた。低応力窒化ケイ素の100nmの層を低圧化学気相堆積(LPCVD)システムにより支持体の上に堆積させた。標準的なフォトリソグラフィーを用いて、EVG620アライナーを用いて2μmの円形の粒子パターンをパターン形成した。次いで窒化物を反応性イオンエッチング(RIE)により選択的に除去した。ウェファーの裏側の窒化ケイ素もRIEにより除去した。500nmのケイ素の溝を、露出した粒子パターン上のケイ素の中にエッチングした。フォトレジストをピラニア(体積によりHSO:H=3:1)を用いて除去した。次いでウェファーを電気化学的エッチングのために自家製のTeflon(登録商標)セルの中に置いた。フッ化水素酸(HF)およびエタノールの混合物(1:3 v/v)中で、16mA/cmの電流密度を105秒間加えてナノポアを形成した。高多孔度解放層を、220mA/cmの電流密度を6秒間加えることにより形成した。次いで短時間のCF4 RIEを適用して核形成層を除去した。
Example 11: Fabrication of "large pore" silicon particles with nucleation layers removed by RIE
[0123] FIG. 12 shows SEM cross-sectional images of fabricated 3.2 μm silicon particles with 500 nm silicon trench etching: left: with nucleation layer; right: nucleation layer removed by RIE. The particles were made as follows. A highly doped p ++ type (100) wafer (Silicon Quest Inc) having a resistivity of 0.005 ohm-cm was used as the support. A 100 nm layer of low stress silicon nitride was deposited on the support by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) system. Using standard photolithography, a 2 μm circular particle pattern was patterned using an EVG620 aligner. The nitride was then selectively removed by reactive ion etching (RIE). Silicon nitride on the back side of the wafer was also removed by RIE. A 500 nm silicon trench was etched into the silicon on the exposed particle pattern. The photoresist was removed using piranha (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 3: 1 by volume). The wafer was then placed in a homemade Teflon® cell for electrochemical etching. Nanopores were formed in a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ethanol (1: 3 v / v) by applying a current density of 16 mA / cm 2 for 105 seconds. A high porosity release layer was formed by applying a current density of 220 mA / cm 2 for 6 seconds. A short time CF4 RIE was then applied to remove the nucleation layer.

[0124] 断面の研究のため、粒子をウェファーから解放しなかった。その代わり、HFにより窒化物の層を除去した後、ウェファーを割り、45度のアルミニウムのSEM試料台の上に積み上げた(mounded)。LEO1530走査型電子顕微鏡を用いてSEM画像を測定した。電子ビームの加速電圧は10kVであり、作動距離は約5mmである。図12のSEM画像は核形成層を有する得られた粒子および核形成層を除去した後の粒子の断面を比較する。核形成層を有する粒子は最上部の領域1201において10nm未満の小孔を有し、核形成層1202の下で約30nmの小孔を有し、一方核形成層の無い粒子は最上部の領域1203および最上部の下の領域1204の両方において約30nmの小孔を有する。   [0124] The particles were not released from the wafer for cross-sectional studies. Instead, after removing the nitride layer with HF, the wafer was split and mounted on a 45 degree aluminum SEM sample stage. SEM images were measured using a LEO 1530 scanning electron microscope. The acceleration voltage of the electron beam is 10 kV, and the working distance is about 5 mm. The SEM image of FIG. 12 compares the resulting particles with a nucleation layer and the cross section of the particles after removal of the nucleation layer. Particles with a nucleation layer have pores of less than 10 nm in the top region 1201 and have pores of about 30 nm below the nucleation layer 1202, while particles without a nucleation layer have top region. There is a small hole of about 30 nm in both 1203 and the region 1204 below the top.

実施例12:小孔の方向に沿って2種類の異なる多孔度を有する”大きい小孔”のケイ素粒子の製作
[0125] 図13は小孔の方向に沿って2種類の異なる多孔性領域を有する多孔性粒子のSEM画像を示す。粒子は下記のように製作した。0.005オーム−cmの抵抗率を有
する、高ドープされたp++型(100)ウェファー(Silicon Quest Inc)を支持体として用いた。低応力窒化ケイ素の100nmの層を低圧化学気相堆積(LPCVD)システムにより支持体の上に堆積させた。標準的なフォトリソグラフィーを用いて、EVG620アライナーを用いて2μmの円形の粒子パターンをパターン形成した。次いで窒化物を反応性イオンエッチング(RIE)により選択的に除去した。ウェファーの裏側の窒化ケイ素をRIEにより除去した。500nmのケイ素の溝を、露出した粒子パターン上のケイ素の中にエッチングした。フォトレジストをピラニア(体積によりHSO:H=3:1)を用いて除去した。次いでウェファーを電気化学的エッチングのために自家製のTeflon(登録商標)セルの中に置いた。フッ化水素酸(HF)およびエタノールの混合物(1:3 v/v)中で、16mA/cmの電流密度を50秒間、および37mA/cmの電流密度を22秒間加えてナノポアを形成した。
Example 12: Production of "large pore" silicon particles with two different porosities along the direction of the pores
FIG. 13 shows an SEM image of porous particles having two different porous regions along the direction of the small holes. The particles were made as follows. A highly doped p ++ type (100) wafer (Silicon Quest Inc) having a resistivity of 0.005 ohm-cm was used as the support. A 100 nm layer of low stress silicon nitride was deposited on the support by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) system. Using standard photolithography, a 2 μm circular particle pattern was patterned using an EVG620 aligner. The nitride was then selectively removed by reactive ion etching (RIE). The silicon nitride on the back side of the wafer was removed by RIE. A 500 nm silicon trench was etched into the silicon on the exposed particle pattern. The photoresist was removed using piranha (H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 3: 1 by volume). The wafer was then placed in a homemade Teflon® cell for electrochemical etching. A mixture of hydrofluoric acid (HF) and ethanol: in (1 3 v / v) in 50 seconds a current density of 16 mA / cm 2, and to form a nanopore current density of 37 mA / cm 2 was added 22 seconds .

[0126] 断面の研究のため、粒子をウェファーから解放しなかった。その代わり、HFにより窒化物の層を除去した後、ウェファーを割り、45度のアルミニウムのSEM試料台の上に積み上げた(mounded)。LEO1530走査型電子顕微鏡を用いてSEM画像を測定した。電子ビームの加速電圧は10kVであり、作動距離は約5mmである。図13のSEM画像は、核形成層1303に加えて縦方向に沿って2種類の異なる多孔度の領域1301および1302を有する得られた粒子を示す。1301および1302の両方の領域における小孔は表面に対して垂直である。領域1301は領域1302よりも大きい多孔度を有する。   [0126] The particles were not released from the wafer for cross-sectional studies. Instead, after removing the nitride layer with HF, the wafer was split and mounted on a 45 degree aluminum SEM sample stage. SEM images were measured using a LEO 1530 scanning electron microscope. The acceleration voltage of the electron beam is 10 kV, and the working distance is about 5 mm. The SEM image of FIG. 13 shows the resulting particles having two different porosity regions 1301 and 1302 along the longitudinal direction in addition to the nucleation layer 1303. The stoma in both regions 1301 and 1302 is perpendicular to the surface. Region 1301 has a greater porosity than region 1302.

実施例13:多孔性ケイ素フィルムの製作
[0127] 図9は2種類の多孔性ケイ素フィルムの画像を示し、一方は核形成層を有し(図9A〜B)、もう一方は核形成層を有しない(図9C)。フィルムは下記のように製作した:
[0128] 高ドープされたp++型(100)ウェファー(Silicon Quest
Inc)を支持体として用いた。ウェファーを電気化学的エッチングのために自家製のTeflon(登録商標)セルの中に置いた。エッチング溶液はフッ化水素酸(HF)およびエタノールの混合物(2:5 v/v)である。320mA/cmの高密度電流を1秒間加えて核形成層を除去した。80mA/cmの電流密度を25秒間加えてナノポアを形成した。前記で特定の好ましい態様に言及したが、本発明がそのように限定されるわけではないことは理解されるであろう。当業者は、開示された態様に様々な修正がなされてよく、かつその修正は本発明の範囲内に入ることが意図されることに気がつくであろう。
Example 13: Fabrication of porous silicon film
[0127] Figure 9 shows images of two types of porous silicon films, one with a nucleation layer (Figures 9A-B) and the other without a nucleation layer (Figure 9C). The film was made as follows:
[0128] Highly doped p ++ type (100) wafer (Silicon Quest
Inc) was used as the support. The wafer was placed in a homemade Teflon® cell for electrochemical etching. The etching solution is a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ethanol (2: 5 v / v). A high density current of 320 mA / cm 2 was applied for 1 second to remove the nucleation layer. A nanopore was formed by applying a current density of 80 mA / cm 2 for 25 seconds. While reference has been made to certain preferred embodiments above, it will be understood that the invention is not so limited. Those skilled in the art will recognize that various modifications may be made to the disclosed aspects and that the modifications are intended to be within the scope of the present invention.

[0129] 一部の特定の態様は次のものを含む。次のことを含む、ナノポーラスケイ素粒子を製作する方法:表面を含むケイ素の支持体を提供する;その表面の上に多孔性層を形成する;リソグラフィーにより複数の粒子をその支持体の上にパターン形成し、その粒子はその多孔性層を含む;およびパターン形成された多孔性粒子を含む得られた支持体からその粒子を解放する。一部の態様において、リソグラフィーによるパターン形成はその表面上でのその多孔性領域の形成よりも前に実施される。   [0129] Some specific embodiments include the following. A method of fabricating nanoporous silicon particles comprising: providing a silicon support including a surface; forming a porous layer on the surface; patterning a plurality of particles on the support by lithography Forming, the particles comprising the porous layer; and releasing the particles from the resulting support comprising the patterned porous particles. In some embodiments, lithographic patterning is performed prior to the formation of the porous region on the surface.

[0130] 一部の態様において、その粒子を解放することは、その粒子をリソグラフィーによりパターン形成された多孔性粒子から力学的に解放することを含む。一部の態様において、その多孔性層を形成することは第1多孔性層を形成することおよび第2多孔性層を形成することを含み、その第2層の多孔度は第1層のそれよりも大きい。一部の態様において、保護層がその支持体の上に適用される。特定の態様において、保護層は窒化ケイ素またはフォトレジストのフィルムを含む。一部の態様において、その支持体からその粒子を解放することは、その保護層の望ましくない領域を除去することを含む。   [0130] In some embodiments, releasing the particles comprises dynamically releasing the particles from lithographically patterned porous particles. In some embodiments, forming the porous layer includes forming a first porous layer and forming a second porous layer, wherein the porosity of the second layer is that of the first layer. Bigger than. In some embodiments, a protective layer is applied over the support. In certain embodiments, the protective layer comprises a silicon nitride or photoresist film. In some embodiments, releasing the particles from the support includes removing unwanted regions of the protective layer.

[0131] 上記の方法の一部の態様に従うと、パターン形成は得られる粒子に関してあらかじめ決められた形状を定めることを含む。一部の態様において、そのあらかじめ決められた形状は球形、正方形、長方形、楕円形、円盤および半球形からなるグループから選択される。   [0131] According to some embodiments of the above method, patterning comprises defining a predetermined shape for the resulting particles. In some embodiments, the predetermined shape is selected from the group consisting of a sphere, a square, a rectangle, an ellipse, a disk, and a hemisphere.

[0132] 一部の態様に従うと、その多孔性層を形成することは得られるケイ素粒子の特性を調整することを含む。特定の態様において、その特性はその得られたケイ素粒子の多孔度、小孔の大きさおよび小孔の断面形を含む。特定の態様において、その多孔性層のその形成は、その支持体を電気化学的に処理することを含む。特定の態様において、その支持体を電気化学的に処理することは、フッ化水素酸および界面活性剤を含む溶液を用いた処理を含む。特定の態様において、そのケイ素粒子の特性を調整することは、あらかじめ決められた特性を有するケイ素粒子を提供するためにその溶液の濃度を選択すること、電流を選択すること、エッチングの時間を選択すること、およびドープされたケイ素支持体を選択することを含む。   [0132] According to some embodiments, forming the porous layer includes adjusting the properties of the resulting silicon particles. In certain embodiments, the characteristics include the porosity, pore size and pore cross-sectional shape of the resulting silicon particles. In certain embodiments, the formation of the porous layer includes electrochemically treating the support. In certain embodiments, electrochemically treating the support includes treatment with a solution comprising hydrofluoric acid and a surfactant. In certain embodiments, adjusting the properties of the silicon particles can include selecting a concentration of the solution, selecting a current, and selecting an etching time to provide silicon particles having predetermined properties. And selecting a doped silicon support.

[0133] 上記の方法の一部の態様に従うと、そのケイ素粒子は外表面および多孔性の内部を含み、その方法はさらにその粒子の少なくとも一部に機能を付与することを含む。特定の態様において、その機能付与はその粒子の少なくともその外表面を次のものからなるグループから選択される少なくとも1種類の処理の適用により修飾することを含む:化学物質、生化学物質、ポリマー類、酸化、プラズマ処理、金属または金属イオンコーティング、CVDフィルムコーティング、原子層堆積、蒸着フィルム、スパッタフィルムおよびイオン注入。特定の態様において、その機能付与の前の犠牲ポリマーのその粒子の多孔性内部への適用。特定の態様において、その機能付与はそのケイ素粒子のその解放の前に実施される。   [0133] According to some embodiments of the above method, the silicon particle includes an outer surface and a porous interior, and the method further includes imparting a function to at least a portion of the particle. In certain embodiments, the functionalization includes modifying at least the outer surface of the particle by applying at least one treatment selected from the group consisting of: chemicals, biochemicals, polymers , Oxidation, plasma treatment, metal or metal ion coating, CVD film coating, atomic layer deposition, vapor deposition film, sputtered film and ion implantation. In certain embodiments, application of the sacrificial polymer to the porous interior of the particle prior to its functionalization. In certain embodiments, the functionalization is performed prior to the release of the silicon particles.

[0134] 本発明の態様に従って、上記の方法のいずれかの方法の生成物も提供される。特定の態様において、生成物は約1〜3ミクロンのケイ素を基礎としたナノポーラス粒子を含む。   [0134] In accordance with an embodiment of the present invention, a product of any of the above methods is also provided. In certain embodiments, the product comprises about 1-3 micron silicon based nanoporous particles.

[0135] さらに推敲することなく、当業者は本明細書中の記述を用いて本発明をその最大限まで利用することができると信じる。本明細書において記述した態様は、説明的なものであり開示の残りの部分に何らかの制約を加えるものでは決して無いと解釈されるべきである。本発明の好ましい態様を示し、記述したが、当業者は本発明の精神および教えから逸脱すること無くそれの多くの変更および修正をすることが可能である。従って、保護の範囲は上記に述べた記述により限定されず、特許請求の範囲の主題の全ての均等物を含む特許請求の範囲によってのみ限定される。本明細書に引用した全ての特許、特許出願および刊行物の開示を、それらが本明細書で述べた詳細と調和する、およびそれらの補足となる手続き上のまたは他の詳細を提供する程度まで本明細書に援用する。   [0135] Without further elaboration, those skilled in the art will believe that the description herein can be used to the full extent of the invention. The aspects described herein are to be construed as illustrative and in no way restrictive of the remainder of the disclosure. While the preferred embodiment of the invention has been illustrated and described, those skilled in the art can make many changes and modifications thereto without departing from the spirit and teachings of the invention. Accordingly, the scope of protection is not limited by the above description, but only by the claims, including all equivalents of the claimed subject matter. The disclosure of all patents, patent applications and publications cited herein to the extent that they are consistent with and provide supplemental procedural or other details to those set forth herein. This is incorporated herein.

101 ケイ素ウェファー
102 保護層
103 耐性物質
104 スペース
105 核形成層
106 多孔性層
107 隙間
108 粒子
109 粒子
110 パターン形成された領域
201 ケイ素ウェファー
202 保護層
203 耐性フィルム
204 溝
206 多孔性層
207 第2多孔性層
208 粒子
209 粒子
210 パターン形成された領域
301 ケイ素ウェファー
302 多孔性層
303 第2多孔性層
304 パターン形成された領域
306 粒子
401 ケイ素ウェファー
402 第1多孔性ケイ素層
403 第2多孔性層
404 パターン形成されたフォトレジスト領域
405 粒子
406 積み重ね
501 ケイ素ウェファー
502 パターン形成された領域
503 柱
504 第2の保護層
505 第1多孔性層
506 第2多孔性層
507 粒子
508 エッチングされた領域
509 周期的な構造
601 領域
602 領域
701 領域
702 領域
1101 先端
1102 本体
1201 最上部の領域
1202 核形成層
1203 最上部の領域
1204 最上部の下の領域
1301 領域
1302 領域
1303 核形成層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Silicon wafer 102 Protective layer 103 Resistant substance 104 Space 105 Nucleation layer 106 Porous layer 107 Crevice 108 Particle 109 Particle 110 Patterned region 201 Silicon wafer 202 Protective layer 203 Resistive film 204 Groove 206 Porous layer 207 Second porous 208 layer 209 particle 210 patterned region 301 silicon wafer 302 porous layer 303 second porous layer 304 patterned region 306 particle 401 silicon wafer 402 first porous silicon layer 403 second porous layer 404 Patterned photoresist region 405 particles 406 stacking 501 silicon wafer 502 patterned region 503 pillar 504 second protective layer 505 first porous layer 506 second porous Layer 507 particle 508 etched region 509 periodic structure 601 region 602 region 701 region 702 region 1101 tip 1102 body 1201 top region 1202 nucleation layer 1203 top region 1204 region under top 1301 region 1302 region 1303 Nucleation layer

Claims (61)

外表面により定められる本体を含む粒子であって、本体が第1多孔性領域ならびに第2多孔性領域を含み、それが小孔の密度、小孔の大きさ、小孔の形状、小孔の電荷、小孔の表面の化学的性質、および小孔の方向性からなるグループから選択される少なくとも1種類の特性において第1領域と異なる粒子。 A particle comprising a body defined by an outer surface, the body comprising a first porous region as well as a second porous region, which comprises a pore density, a pore size, a pore shape, a pore shape, Particles that differ from the first region in at least one characteristic selected from the group consisting of charge, pore surface chemistry, and pore orientation. 請求項1の粒子であって、第1領域の小孔の大きさが第2領域の小孔の大きさよりも大きい粒子。 2. Particles according to claim 1, wherein the size of the small holes in the first region is larger than the size of the small holes in the second region. 請求項1の粒子であって、第1領域および第2領域の少なくとも一方が生分解性領域である粒子。 The particle according to claim 1, wherein at least one of the first region and the second region is a biodegradable region. 請求項1の粒子であって、第1多孔性領域および第2領域の少なくとも一方がナノポーラス領域である粒子。 The particle according to claim 1, wherein at least one of the first porous region and the second region is a nanoporous region. 請求項4の粒子であって、第1多孔性領域および第2多孔性領域の両方がナノポーラス領域である粒子。 5. The particle of claim 4, wherein both the first porous region and the second porous region are nanoporous regions. 請求項4の粒子であって、ナノポーラス領域が200nmより大きい厚さを有する粒子。 5. The particle of claim 4, wherein the nanoporous region has a thickness greater than 200 nm. 請求項1の粒子であって、その第1多孔性領域および第2多孔性領域の少なくとも一方がエッチングされた多孔性領域である粒子。 The particle according to claim 1, wherein at least one of the first porous region and the second porous region is an etched porous region. 請求項7の粒子であって、そのエッチングされた多孔性領域が核形成層を含まない粒子。 8. The particle of claim 7, wherein the etched porous region does not include a nucleation layer. 請求項1の粒子であって、第1多孔性領域および第2多孔性領域が多孔性のケイ素を含む粒子。 The particle according to claim 1, wherein the first porous region and the second porous region contain porous silicon. 請求項1の粒子であって、第1多孔性領域が本体の外側の領域であり第2多孔性領域が本体の内側の領域である粒子。 The particle of claim 1, wherein the first porous region is a region outside the main body and the second porous region is a region inside the main body. 微細製作された(microfabricated)粒子である、請求項1の粒子。 2. The particle of claim 1 which is a microfabricated particle. 請求項1の粒子であって、本体が半球状の形状、椀型の形状、錐台および錐体からなるグループから選択される形状を有する粒子。 The particle according to claim 1, wherein the main body has a shape selected from the group consisting of a hemispherical shape, a bowl-shaped shape, a frustum, and a cone. 請求項1の粒子であって、粒子の外表面が第1表面および第2表面を含み、第1表面および第2表面の少なくとも一方が平らな表面である粒子。 2. The particle of claim 1, wherein the outer surface of the particle includes a first surface and a second surface, and at least one of the first surface and the second surface is a flat surface. 請求項13の粒子であって、その外表面がさらに、第1表面と共にその本体における溝を定めている第3表面を含む粒子。 14. The particle of claim 13, wherein the outer surface further comprises a third surface defining a groove in the body with the first surface. 請求項14の粒子であって、第1表面の少なくとも一部が粒子の本体における第1多孔性領域を定め、第3表面の少なくとも一部が粒子の本体における第2多孔性領域を定めている粒子。 15. The particle of claim 14, wherein at least a portion of the first surface defines a first porous region in the body of the particle and at least a portion of the third surface defines a second porous region in the body of the particle. particle. 請求項1の粒子であって、外表面の表面の化学的性質が第1および第2多孔性領域の小孔の表面の化学的性質と異なる粒子。 The particle of claim 1, wherein the surface chemistry of the outer surface is different from the surface chemistry of the pores of the first and second porous regions. 請求項1の粒子であって、第1および第2多孔性領域がそれぞれ100nmより大きくない平均の小孔の大きさを有する粒子。 The particle of claim 1, wherein the first and second porous regions each have an average pore size that is not greater than 100 nm. 複数の粒子を含む組成物であって、複数の内のそれぞれの粒子が外表面により定められる本体を含み、本体が第1多孔性領域ならびに第2多孔性領域を含み、それが小孔の密度、小孔の大きさ、小孔の形状、小孔の電荷、小孔の表面の化学的性質、および小孔の方向性からなるグループから選択される少なくとも1種類の特性において第1領域と異なる組成物。 A composition comprising a plurality of particles, each particle of the plurality comprising a body defined by an outer surface, the body comprising a first porous region as well as a second porous region, wherein the density of the pores , Different from the first region in at least one characteristic selected from the group consisting of pore size, pore shape, pore charge, pore surface chemistry, and pore orientation Composition. 請求項18の組成物であって、その複数の粒子が複数の実質的に同一の粒子である組成物。 19. The composition of claim 18, wherein the plurality of particles are a plurality of substantially identical particles. 外表面により定められる本体を含む粒子であって、本体がウェットエッチングされた多孔性領域を含み、かつ粒子がウェットエッチングと関係する核形成層を含まない粒子。 Particles comprising a body defined by an outer surface, wherein the body comprises a porous region wet etched and the particles do not comprise a nucleation layer associated with wet etching. 複数の粒子を含む組成物であって、そのそれぞれが外表面により定められる本体を含み、本体がウェットエッチングされた多孔性領域を含み、かつ粒子がウェットエッチングと関係する核形成層を含まない組成物。 A composition comprising a plurality of particles, each comprising a body defined by an outer surface, the body comprising a porous region that has been wet etched, and wherein the particles do not comprise a nucleation layer associated with wet etching. object. 請求項21の組成物であって、その複数の粒子が複数の実質的に同一の粒子である組成物。 23. The composition of claim 21, wherein the plurality of particles are a plurality of substantially identical particles. 多孔性粒子を作る方法であって、次のことを含む方法:
表面を有する支持体を提供する;
支持体において第1多孔性層を形成する;
支持体上で1個以上の粒子をパターン形成する;
支持体において第1多孔性層の多孔度よりも大きい多孔度を有する第2多孔性層を形成する;および
パターン形成された1個以上の粒子を支持体から解放する、ここで解放は第2多孔性層の破壊を含み、解放された1個以上の粒子は第1多孔性層の少なくとも一部を含む。
A method of making porous particles comprising the following:
Providing a support having a surface;
Forming a first porous layer on a support;
Pattern one or more particles on a support;
Forming a second porous layer in the support having a porosity greater than that of the first porous layer; and releasing the one or more patterned particles from the support, wherein the release is the second The released one or more particles, including the destruction of the porous layer, comprise at least a portion of the first porous layer.
請求項23の方法であって、支持体が半導体性の支持体である方法。 24. The method of claim 23, wherein the support is a semiconducting support. 請求項23の方法であって、支持体がケイ素の支持体である方法。 24. The method of claim 23, wherein the support is a silicon support. 請求項23の方法であって、第1多孔性層がパターン形成の前に形成される方法。 24. The method of claim 23, wherein the first porous layer is formed prior to pattern formation. 請求項23の方法であって、第1多孔性層がパターン形成の後に形成される方法。
24. The method of claim 23, wherein the first porous layer is formed after pattern formation.
請求項23の方法であって、第1多孔性層の形成が支持体をウェットエッチングすることを含む方法。 24. The method of claim 23, wherein forming the first porous layer comprises wet etching the support. 請求項28の方法であって、そのウェットエッチングが電気化学的に実施される方法。 30. The method of claim 28, wherein the wet etching is performed electrochemically. 請求項29の方法であって、第2多孔性層の形成が支持体を電気化学的にウェットエッチングすることを含む方法。 30. The method of claim 29, wherein forming the second porous layer comprises electrochemically wet etching the support. 請求項29の方法であって、支持体がケイ素の支持体でありウェットエッチングが支持体をHFを含む溶液にさらすことを含む方法。 30. The method of claim 29, wherein the support is a silicon support and the wet etching comprises exposing the support to a solution comprising HF. 請求項31の方法であって、溶液がさらに水またはエタノールの少なくとも一方を含む方法。 32. The method of claim 31, wherein the solution further comprises at least one of water or ethanol. 請求項29の方法であって、さらにそのウェットエッチングと関係する核形成層の形成を妨げることを含む方法。 30. The method of claim 29, further comprising preventing formation of a nucleation layer associated with the wet etching. 請求項33の方法であって、妨げることが高密度電流を加えることを含む方法。 34. The method of claim 33, wherein blocking comprises applying a high density current. 請求項29の方法であって、さらにそのウェットエッチングと関係する核形成層を除去することを含む方法。 30. The method of claim 29, further comprising removing a nucleation layer associated with the wet etch. 請求項23の方法であって、その第1多孔性層の形成およびその第2多孔性層の形成が1回よりも多く実施される方法。 24. The method of claim 23, wherein the formation of the first porous layer and the formation of the second porous layer are performed more than once. 請求項23の方法であって、そのパターン形成がリソグラフィーにより実施される方法。 24. The method of claim 23, wherein the patterning is performed by lithography. 請求項23の方法であって、支持体の表面に対して平行である、1個以上の粒子の個々の粒子の最大寸法が、5ミクロンよりも大きくない方法。 24. The method of claim 23, wherein the largest dimension of individual particles of the one or more particles parallel to the surface of the support is not greater than 5 microns. 請求項23の方法であって、支持体の表面に対して垂直である、1個以上の粒子の個々の粒子の最大寸法が、5ミクロンよりも大きくない方法。 24. The method of claim 23, wherein the largest individual particle dimension of the one or more particles that is perpendicular to the surface of the support is not greater than 5 microns. 請求項23の方法であって、支持体の表面に対して平行である、1個以上の粒子の個々の粒子の断面が、あらかじめ決められた規則的な形状を有する方法。 24. The method of claim 23, wherein the cross-section of individual particles of one or more particles that are parallel to the surface of the support have a predetermined regular shape. 請求項40の方法であって、そのあらかじめ決められた規則的な形状が長円形である方法。 41. The method of claim 40, wherein the predetermined regular shape is oval. 請求項23の方法であって、支持体の表面に対して垂直である、1個以上の粒子の個々の粒子の断面が、あらかじめ決められた規則的な形状を有する方法。 24. The method of claim 23, wherein the cross-section of individual particles of one or more particles that are perpendicular to the surface of the support has a predetermined regular shape. 請求項42の方法であって、そのあらかじめ決められた規則的な形状が半円形または半長円形である方法。 43. The method of claim 42, wherein the predetermined regular shape is a semi-circle or semi-oval. 請求項23の方法であって、さらに1個以上の粒子の個々の粒子において溝を形成することを含む方法。 24. The method of claim 23, further comprising forming grooves in individual particles of the one or more particles. 請求項44の方法であって、解放された個々の粒子が粒子の一部において第1多孔性領域を含み、そこで溝が形成され、かつ第2多孔性領域が粒子の一部であり、そこでは溝は形成されず、ここで第2多孔性領域が小孔の密度、小孔の大きさ、小孔の形状、小孔の電荷、小孔の表面の化学的性質、および小孔の方向性からなるグループから選択される少なくとも1種類の特性において第1領域と異なる方法。 45. The method of claim 44, wherein the released individual particles comprise a first porous region in a portion of the particle, where a groove is formed, and a second porous region is a portion of the particle. No grooves are formed, where the second porous region has a pore density, pore size, pore shape, pore charge, pore surface chemistry, and pore direction. A method different from the first region in at least one characteristic selected from the group consisting of sex. 請求項23の方法であって、さらに1個以上の粒子の表面を化学的に修飾する方法。 24. The method of claim 23, further comprising chemically modifying the surface of one or more particles. 請求項46の方法であって、その化学的に修飾することがその解放の前に実施される方法。 48. The method of claim 46, wherein the chemical modification is performed prior to the release. 請求項47の方法であって、その化学的に修飾することが1個以上の粒子の個々の粒子の
表面を非対称に修飾する方法。
48. The method of claim 47, wherein the chemical modification asymmetrically modifies the surface of individual particles of one or more particles.
請求項48の方法であって、その化学的に修飾することが第1多孔性層の小孔の少なくとも一部を犠牲材料で満たすことを含む方法。 49. The method of claim 48, wherein the chemically modifying comprises filling at least a portion of the pores of the first porous layer with a sacrificial material. 請求項48の方法であって、化学的に修飾することがシラン処理、酸化および抗体の複合化の少なくとも1種類を含む方法。 49. The method of claim 48, wherein the chemically modifying comprises at least one of silane treatment, oxidation, and antibody conjugation. 請求項23の方法であって、第1多孔性層がナノポーラス層である方法。 24. The method of claim 23, wherein the first porous layer is a nanoporous layer. 請求項23の方法であって、第1多孔性層における小孔の大きさが100nmよりも大きくない方法。 24. The method of claim 23, wherein the pore size in the first porous layer is not greater than 100 nm. 請求項23の方法であって、1個以上の解放された粒子の個々の粒子が第1多孔性領域ならびに第2多孔性領域を含み、それが小孔の密度、小孔の大きさ、小孔の形状、小孔の電荷、小孔の表面の化学的性質、および小孔の方向性からなるグループから選択される少なくとも1種類の特性において第1領域と異なる方法。 24. The method of claim 23, wherein each individual particle of the one or more released particles comprises a first porous region as well as a second porous region, which comprises a pore density, a pore size, a small pore size. A method different from the first region in at least one characteristic selected from the group consisting of pore shape, pore charge, pore surface chemistry, and pore orientation. 請求項23の方法であって、その第1多孔性層を形成することが、厚さ、小孔の大きさ、多孔度、小孔の方向性および小孔の形状から選択される第1多孔性層の少なくとも1個のパラメーターを調整することを含む方法。 24. The method of claim 23, wherein forming the first porous layer is selected from thickness, pore size, porosity, pore orientation, and pore shape. Adjusting at least one parameter of the sex layer. 請求項54の方法であって、その調整が支持体の物質組成を選択すること、支持体の抵抗率を選択すること、支持体の結晶配向を選択すること、エッチング電流を選択すること、エッチング溶液の化学組成を選択すること、エッチングの濃度を選択すること、およびエッチング時間を選択することの少なくとも1種類を含む方法。 55. The method of claim 54, wherein the adjustment comprises selecting a material composition of the support, selecting a resistivity of the support, selecting a crystal orientation of the support, selecting an etching current, etching A method comprising at least one of selecting a chemical composition of the solution, selecting an etching concentration, and selecting an etching time. 請求項23の方法であって、その第1多孔性層を形成することが、その第1多孔性層においてあらかじめ決められた断面形の小孔を形成することを含む方法。 24. The method of claim 23, wherein forming the first porous layer comprises forming small holes of a predetermined cross-sectional shape in the first porous layer. 請求項23の方法であって、その解放が支持体を超音波にさらすことを含む方法。 24. The method of claim 23, wherein releasing comprises exposing the support to ultrasound. 請求項23の方法であって、さらに保護層を支持体の表面上に堆積させることを含む方法。 24. The method of claim 23, further comprising depositing a protective layer on the surface of the support. 多孔性粒子を作る方法であって、次のことを含む方法:
表面を有する支持体を提供する;
支持体において第1多孔性層を電気化学的ウェットエッチングにより形成する;
電気化学的ウェットエッチングと関係する核形成層を除去する;
支持体の表面上で1個以上の粒子をパターン形成する;および
パターン形成された1個以上の粒子を支持体から解放する、ここで解放された1個以上の粒子は第1多孔性層の少なくとも一部を含む。
A method of making porous particles comprising the following:
Providing a support having a surface;
Forming a first porous layer on the support by electrochemical wet etching;
Removing the nucleation layer associated with electrochemical wet etching;
Patterning one or more particles on the surface of the support; and releasing the patterned one or more particles from the support, wherein the one or more particles released are in the first porous layer Including at least a portion.
請求項59の方法であって、その除去が第1多孔性層の形成の前に核形成層の形成を妨げるために有効な大きな電流密度を加えることを含む方法。 60. The method of claim 59, wherein removing comprises applying a large current density effective to prevent nucleation layer formation prior to formation of the first porous layer. 請求項59の方法であって、その除去が第1多孔性層の形成の後に核形成層をドライエッチングすることを含む方法。 60. The method of claim 59, wherein removing comprises dry etching the nucleation layer after formation of the first porous layer.
JP2012196070A 2007-04-27 2012-09-06 Porous particles and method of making the same Pending JP2013034991A (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US91434807P 2007-04-27 2007-04-27
US91435807P 2007-04-27 2007-04-27
US60/914,358 2007-04-27
US60/914,348 2007-04-27
US11/836,004 2007-08-08
US11/836,004 US20080311182A1 (en) 2006-08-08 2007-08-08 Multistage delivery of active agents

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010506558A Division JP2010526652A (en) 2007-04-27 2008-04-28 Porous particles and method for producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013034991A true JP2013034991A (en) 2013-02-21

Family

ID=41382241

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010506558A Pending JP2010526652A (en) 2007-04-27 2008-04-28 Porous particles and method for producing the same
JP2012196070A Pending JP2013034991A (en) 2007-04-27 2012-09-06 Porous particles and method of making the same

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010506558A Pending JP2010526652A (en) 2007-04-27 2008-04-28 Porous particles and method for producing the same

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP2150493A1 (en)
JP (2) JP2010526652A (en)
KR (1) KR20100051591A (en)
CN (1) CN101778796B (en)
AU (1) AU2008245496A1 (en)
CA (1) CA2685544C (en)
WO (1) WO2008134637A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006028916B4 (en) * 2006-06-23 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Process for producing porous particles
WO2012065825A2 (en) 2010-10-29 2012-05-24 Em-Silicon Nano-Technologies, S.L. Nanostructured semiconductor materials, method for the manufacture thereof and current pulse generator for carrying out said method
BR112015016296A2 (en) * 2013-01-07 2017-07-11 Lockheed Corp combined chemical and electrochemical pickling processes for the generation of porous silicon particulates
CN103482566B (en) * 2013-09-30 2016-01-20 杭州士兰集成电路有限公司 For the deep trouth manufacture method in MEMS technology
GB202012302D0 (en) 2020-08-07 2020-09-23 Kings College Lithiated silicon
CN113638035A (en) * 2021-07-09 2021-11-12 江苏大学 Porous silicon-silver nano dendrite particle, preparation method thereof and SERS detection method

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9001378A (en) * 1989-03-27 1991-04-02 Bend Res Inc DEVICE FOR CONTROLLED RELEASE OF ACTIVE INGREDIENT
JP3048255B2 (en) * 1991-05-17 2000-06-05 株式会社トクヤマ Inorganic composite particles and method for producing the same
US5277931A (en) * 1992-08-21 1994-01-11 Engelhard Corporation Composite ion-exchange material, preparation and use thereof
JPH06247712A (en) * 1992-12-28 1994-09-06 Kao Corp Production of ceramic particulate and device therefor
JP3293736B2 (en) * 1996-02-28 2002-06-17 キヤノン株式会社 Semiconductor substrate manufacturing method and bonded substrate
US6107102A (en) 1995-06-07 2000-08-22 Regents Of The University Of California Therapeutic microdevices and methods of making and using same
CA2332803A1 (en) * 1998-05-21 1999-11-25 Bio-Seal Ltd. Multi-action particle for structuring biological media
GB9815819D0 (en) * 1998-07-22 1998-09-16 Secr Defence Transferring materials into cells and a microneedle array
GB9820163D0 (en) * 1998-09-17 1998-11-11 Sentec Ltd Micro-fabricated coded labels, reading systems and their applications
US6355270B1 (en) 1999-01-11 2002-03-12 The Regents Of The University Of California Particles for oral delivery of peptides and proteins
JP3627908B2 (en) * 1999-06-09 2005-03-09 日鉄鉱業株式会社 Blue powder and method for producing the same
US6964732B2 (en) * 2000-03-09 2005-11-15 Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) Method and apparatus for continuous formation and lift-off of porous silicon layers
GB2365769A (en) * 2000-08-18 2002-02-27 Secr Defence Skin preparations containing silicon
JP2002346999A (en) * 2001-05-24 2002-12-04 Fuji Photo Film Co Ltd Functional nanostructure and molecular element using the same
DE10161202C1 (en) * 2001-12-13 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Reducing the thickness of a silicon substrate which has been made porous comprises making porous the rear side of the substrate lying opposite a front side which has been made porous, then removing the porous material formed
JP2005013842A (en) * 2003-06-25 2005-01-20 Asahi Glass Co Ltd Method of producing inorganic spherical body
US20070265354A1 (en) * 2004-10-21 2007-11-15 Canham Leigh T Silicon Structure
JP2006159006A (en) * 2004-12-02 2006-06-22 Sharp Corp Micro-channel, structure for micro-channel and method of manufacturing micro-channel
JPWO2006115122A1 (en) * 2005-04-20 2008-12-18 国立大学法人京都大学 Powder and particle charging control device and method
EP1888459A4 (en) 2005-05-09 2010-12-29 Vesta Res Ltd Silicon nanosponge particles
SG131016A1 (en) * 2005-09-19 2007-04-26 Millipore Corp Asymmetric porous adsorptive bead
GB0519391D0 (en) * 2005-09-22 2005-11-02 Aion Diagnostics Ltd Imaging agents
US7205665B1 (en) * 2005-10-03 2007-04-17 Neah Power Systems, Inc. Porous silicon undercut etching deterrent masks and related methods

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010526652A (en) 2010-08-05
CA2685544A1 (en) 2008-11-06
KR20100051591A (en) 2010-05-17
EP2150493A1 (en) 2010-02-10
WO2008134637A1 (en) 2008-11-06
CN101778796A (en) 2010-07-14
CN101778796B (en) 2012-11-14
AU2008245496A1 (en) 2008-11-06
CA2685544C (en) 2016-08-09
AU2008245496A8 (en) 2010-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10253424B2 (en) Porous particles and methods of making thereof
JP2013034991A (en) Porous particles and method of making the same
US10376845B2 (en) Membranes with tunable selectivity
CN101267849B (en) Porous coating loaded with a liquid or a solid substance
Simovic et al. Controlled drug release from porous materials by plasma polymer deposition
CA2569222C (en) Process for producing nanoparticle or nanostructure with use of nanoporous material
Bernards et al. Nanotemplating of biodegradable polymer membranes for constant-rate drug delivery.
EP3247336B1 (en) Multiphasic particles fabricated by wettability engendered templated self-assembly (wets) methods
US20100181288A1 (en) Method of fabrication of micro- and nanofilters
Jani et al. Nanoporous anodic aluminium oxide membranes with layered surface chemistry
US10865112B2 (en) Modified track-etched substrates for composite graphene membranes
JP2014505018A (en) Nanoimprint lithography of functional nanoparticles using double release layers
Aramesh et al. Surface modification of porous anodic alumina for medical and biological applications
US20090202605A1 (en) High aspect ratio template and method for producing same for central and peripheral nerve repair
US20130189481A1 (en) Method for preparing porous nanstructured ceramic bilayers, ceramic bilayers obtained by said method and uses of same
US8465655B1 (en) Method of manufacturing polymer nanopillars by anodic aluminum oxide membrane and imprint process
Huang et al. Nanotubings of titania/polymer composite: template synthesis and nanoparticle inclusion
Schweicher et al. Facile synthesis of robust free-standing TiO 2 nanotubular membranes for biofiltration applications
Wei Recent developments in the fabrication of ordered nanostructure arrays based on nanosphere lithography
EP2951336B1 (en) Process for producing moulded elements made of diamond which is monocrystalline or has a very low density of grain boundaries, of micrometric, submicrometric or nanometric sizes
EP4001346A1 (en) Fabrication method of an elastomer with topographical structure formed by the breath figure technique
WO2024064368A1 (en) Methods of fabricating porous silicon structures

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140107

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140618