TW201337258A - 感測試片及其製作方法 - Google Patents

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Abstract

一種感測試片及其製作方法，感測試片包含絕緣基板以及線路金屬圖案結構，該線路金屬圖案層包含由下而上堆疊的第一金屬圖案層、第二金屬圖案層、第三金屬圖案層、第四金屬圖案層，以及第五金屬圖案層，其中第一金屬圖案層、第二金屬圖案層、第三金屬圖案層、第四金屬圖案層及第五圖案層的圖形及位置完全重疊，且第一金屬圖案層及第二金屬圖案層均是以真空鍍膜製程製作的奈米級金屬膜，均勻度極佳，且具有低電阻，使後續測試電流量穩定，而能避免數據誤判並提供較快的測試速度。

Description

感測試片及其製作方法
本發明涉及一種感測試片，主要應用於血糖測試之用，且包含至少一層奈米級的金屬圖案層。
化學感測片於數十年來已被成熟應用於各種流體的檢測上。常見的化學感測片通常包含參考電極(Reference Electrode)與工作電極(Working Electrode)，電極的製法或選用的材料上，皆會影響檢測上所獲得的數值之精確度，在材料導電部分，導電電阻低，導電穩定性越高越好。
在目前常用的情形，是將測試用參考電極(Reference Electrode)與工作電極(Working Electrode)的圖案，以黏貼方式製作為絕緣基板上，然而，粘著劑的使用容易造成電阻增大、導電率降低，而容易造成測試數據的誤判，另外，雖然也有改變結構，以電鍍的方式來進行，然而，由於鍍層還需要後續的蝕刻處理，容易造成電極剝離的現象，因此，需要一種解決習用技術問題的結構與方法。
本發明的主要目的在提供一種感測試片，包含：一絕緣基板；以及一線路金屬圖案結構，該線路金屬圖案結構形成在絕緣基板上，且包含由下而上依序堆疊的一第一金屬圖案層、一第二金屬圖案層、一第三金屬圖案層、一第四金屬圖案層，以及一第五金屬圖案層，其中該第一金屬圖案層、該第二金屬圖案層、該第三金屬圖案層、該第四金屬圖案層以及該第五圖案層的圖形及位置完全重疊，且該第一金屬圖案層的厚度範圍在20~50奈米(nm)，係以鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、錫(Sn)、銦(In)、鈀(Pd)、鎢(W)、鐵(Fe)、金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鋼的至少其中之一所製成，而該第二金屬圖案層的厚度範圍在40~90奈米(nm)，係以銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、錫(Sn)、銦(In)、鈀(Pd)、鎢(W)、鐵(Fe)、金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鋼的至少其中之一所製成。
本發明的另一目的在提供一種感測試片的製作方法，包含：一第一真空鍍膜步驟，在一絕緣基板上以蒸鍍、濺鍍或原子層沉積形成一第一金屬膜；一第二真空鍍膜步驟，在該第一金屬膜上以蒸鍍、濺鍍或原子層沉積形成一第二金屬膜；一黃光成像步驟，在該第二金屬膜上形成一光阻圖案層；一第一蝕刻步驟，以一第一蝕刻液去除該第二金屬膜未被該光阻圖案層遮蔽的部分，而形成一第二金屬圖案層；一第二蝕刻步驟，是以一第二蝕刻液去除該第一金屬膜未被該光阻圖案層及該第二金屬圖案層遮蔽的部分，而形成一第一金屬圖案層；一光阻去除步驟，去除該光阻圖案層；以及一化學增層步驟，以電鍍或無電鍍的方式，在該第二金屬圖案層上依序形成一第三金屬圖案層、一第四金屬圖案層以及一第五金屬圖案層，其中該第一蝕刻液不對於該第一金屬膜產生反應，而該第二蝕刻液不對於第二金屬圖案層產生反應。
本發明的特點在於，透過真空鍍膜方式形成的第一金屬圖案層及第二金屬圖案層，由於以真空成膜，均勻度極佳，膜厚平均值誤差小於300，同時具有低電阻，進而使後續測試電流穩定，而能避免不穩定的電流造成測試數據誤判，同時提供較快的測試速度。
以下配合圖式及元件符號對本創作之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
參閱第一圖，本發明感測試片的剖面示意圖。如第一圖所示，本發明的感測試片1包含一絕緣基板10以及線路金屬圖案結構30，線路金屬圖案層結構30形成在絕緣基板10上，該線路金屬圖案結構30包含由下而上依序堆疊的一第一金屬圖案層31、一第二金屬圖案層33、一第三金屬圖案層35、一第四金屬圖案層37以及一第五金屬圖案層39。該第一金屬圖案層31、該第二金屬圖案層33、該第三金屬圖案層35、該第四金屬圖案層37以及該第五圖案層39的圖形及位置完全重疊。
絕緣基板10係以聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PETE)、高密度聚乙烯(High-Density Polyethylene，HDPE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚酰亞胺(Polymind，PI)所製成，其厚度範圍為25~500微米(μm)。
第一金屬圖案層31的厚度範圍在20~50奈米(nm)，係以鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、錫(Sn)、銦(In)、鈀(Pd)、鎢(W)、鐵(Fe)、金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鋼的至少其中之一所製成，較佳為鉻(Cr)；第二金屬圖案層33的厚度範圍在40~90奈米(nm)，係以銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鋁(Al)、錫(Sn)、銦(In)、鈀(Pd)、鎢(W)、鐵(Fe)、金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鋼的至少其中之一所製成，較佳為銅(Cu)；第三金屬圖案層35的厚度範圍在20~30微米(μm)，係以鈀(Pd)所製成；第四金屬圖案層37的厚度範圍在20~30微米(μm)，係以鎳(Ni)所製成；以及第五金屬圖案層39的厚度範圍在2~5微米(μm)，係以金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鈀(Pd)的至少其中之一所製成，較佳為金(Cu)。
參閱第二圖及第三A至三K圖，分別為本發明感測試片製作方法的流程圖及逐步剖面示意圖。如第二圖所示，本發明感測試片製作方法S1包含第一真空鍍膜步驟S11、第二真空鍍膜步驟S13、黃光成像步驟S20、第一蝕刻步驟S31、第二蝕刻步驟S33、光阻去除步驟S40、化學增層步驟S50。同時參考第三A及三B圖，第一真空鍍膜步驟S11是在絕緣基板10上以蒸鍍、濺鍍或原子層沉積(atomic layer desposition，ALD)形成一第一金屬膜21，而第二真空鍍膜步驟S13是在該第一金屬膜21上以蒸鍍、濺鍍或原子層沉積形成一第二金屬膜23。
同時參考第二圖及第三C至第三C至三E圖，黃光成像步驟S20包含光阻形成步驟S21、曝光步驟S23以及顯影步驟S25，如第三C圖所示，光阻形成步驟S21是在第二金屬膜23形成一光阻層100，曝光步驟S23是在光阻層100上透過一光罩200進行曝光動作，顯影步驟S25是將經過曝光步驟後的光阻層100以顯影液清洗，在此是以正光阻作為示例，光阻層100對應於光罩200的透光部210部分會被顯影液溶解，而光阻層100對應於阻光部220的部份不溶於顯影液而被保留，如此形成光阻圖形120。本發明是以正光阻作為示例說明，實際上也可以為應用負光阻來形成相同的結構。
同時參考第三F圖，第一蝕刻步驟S31是以一第一蝕刻液去除第二金屬膜23未被光阻圖案層120遮蔽的部分，而形成第二金屬圖案層33，其中第一蝕刻液不對於第一金屬膜21產生反應，第一蝕刻液的成分至少包含一酸液及一氧化劑，該酸液為磷酸、草酸、硫酸、鹽酸、醋酸及乳酸的至少其中之一，而該氧化劑為過硫酸鈉(sodium persulfate，SPS)、雙氧水、過硫酸銨(ammonium persulfate，APS)、臭氧的至少其中之一。
同時參考第三G圖，第二蝕刻步驟S33是以一第二蝕刻液去除第一金屬膜21未被光阻圖案層120及第二金屬圖案層33遮蔽的部分，而形成第一金屬圖案層31，其中第二蝕刻液不對於第二金屬圖案層33產生反應，該第二蝕刻液至少包含一鹼液、一第二氧化劑、以及一鹽，其中該鹼液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、單乙醇胺(monoethanolamine，MEA)以及三乙胺(triethylamine，TEA)的至少其中之一，第二氧化劑為過錳酸鉀(KMnO4)、重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)以及硝酸鈰胺((NH4)2Ce(NO3)6)的至少其中之一，而該鹽為磷酸鈉(Na3PO4)、磷酸二氫鈉(NaH2PO4)、磷酸氫二鈉(Na2HPO4)、碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、草酸鈉(Na2C2O4)的至少其中之一。
同時參考第三H圖，第三光阻去除步驟S40是以有機溶液將光阻圖案層120去除，進一步地，在第二蝕刻步驟S33及光阻去除步驟S40之間，進一步將如第三E圖所示的結構浸泡一中和劑，其中該中和劑包含一第三氧化劑及一還原劑，該氧化劑為硫酸、草酸、乳酸及雙氧水的至少其中之一，該還原劑為聯胺、氫氧化四甲基銨溶液(tetramethylammonium hydroxide，TMAH)、二甲基亞碸(Dimethyl sulfoxide，DMSO)以及四氫呋喃(Tetrahydrofuran，THF)的至少其中之一。
化學增層步驟S50包含第一鍍層步驟S51、第二鍍層步驟S53以及第三鍍層步驟S55，如第三I至第三K圖所示，分別在第二金屬圖案層31上，以電鍍或無電鍍(化學鍍)的方式依序形成第三金屬圖案層35、第四金屬圖案層37以及第五金屬圖案層39。
本發明的特點在於，透過真空鍍膜方式形成的第一金屬圖案層及第二金屬圖案層，由於以真空成膜，均勻度極佳，膜厚平均值誤差小於300，同時具有低電阻，進而使後續測試電流穩定，而能避免不穩定的電流造成測試數據誤判，同時提供較快的測試速度。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
1．．．感測試片
10．．．絕緣基板
30．．．線路金屬圖案結構
31．．．第一金屬圖案層
33．．．第二金屬圖案層
35．．．第三金屬圖案層
37．．．第四金屬圖案層
39．．．第五金屬圖案層
S1．．．感測試片製作方法
S11、S13、S20、S21、S23、S25、S31、S33、S40、S50．．．步驟
第一圖為本發明感測試片的剖面示意圖。
第二圖為本發明感測試片製作方法的流程圖。
第三A至三K圖為本發明感測試片製作方法的流程圖及逐步剖面示意圖。
1．．．感測試片
10．．．絕緣基板
30．．．線路金屬圖案結構
31．．．第一金屬圖案層
33．．．第二金屬圖案層
35．．．第三金屬圖案層
37．．．第四金屬圖案層
39．．．第五金屬圖案層

Claims (9)

  1. 一種感測試片，包含：一絕緣基板；以及一線路金屬圖案結構，該線路金屬圖案層結構形成在絕緣基板上，且包含由下而上依序堆疊的一第一金屬圖案層、一第二金屬圖案層、一第三金屬圖案層、一第四金屬圖案層，以及一第五金屬圖案層，其中該第一金屬圖案層、該第二金屬圖案層、該第三金屬圖案層、該第四金屬圖案層以及該第五圖案層的圖形及位置完全重疊，且該第一金屬圖案層的厚度範圍在20~50奈米，係由鉻、鎳、鈦、鋁、錫、銦、鈀、鎢、鐵、金、銀、鉑、鋼的至少其中之一所製成，而該第二金屬圖案層的厚度範圍在40~90奈米，係以銅、鎳、鈦、鋁、錫、銦、鈀、鎢、鐵、金、銀、鉑、鋼的至少其中之一所製成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感測試片，其中該絕緣基板係以聚對苯二甲酸乙二酯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺所製成，且該絕緣基板的厚度範圍為25~500微米。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之感測試片，其中該第三金屬圖案層的厚度範圍在20~30微米，係以鈀所製成，該第四金屬圖案層的厚度範圍在20~30微米，係以鎳所製成；而第五金屬圖案層的厚度範圍在2~5微米，係以金、銀、銅、鎳、鈦、鈀的至少其中之一所製成。
  4. 一種感測試片的製作方法，包含：一第一真空鍍膜步驟，在一絕緣基板上以蒸鍍、濺鍍或原子層沉積形成一第一金屬膜；一第二真空鍍膜步驟，在該第一金屬膜上以蒸鍍、濺鍍或原子層沉積形成一第二金屬膜；一黃光成像步驟，在該第二金屬膜上形成一光阻圖案層；一第一蝕刻步驟，以一第一蝕刻液去除該第二金屬膜未被該光阻圖案層遮蔽的部分，而形成一第二金屬圖案層；一第二蝕刻步驟，是以一第二蝕刻液去除該第一金屬膜未被該光阻圖案層及該第二金屬圖案層遮蔽的部分，而形成一第一金屬圖案層；一光阻去除步驟，去除該光阻圖案層；以及一化學增層步驟，以電鍍或無電鍍的方式，在該第二金屬圖案層上依序形成一第三金屬圖案層、一第四金屬圖案層以及一第五金屬圖案層，其中該第一金屬圖案層、該第二金屬圖案層、該第三金屬圖案層、該第四金屬圖案層以及該第五圖案層的圖形及位置完全重疊，該第一蝕刻液不對於該第一金屬膜產生反應，而該第二蝕刻液不對於第二金屬圖案層產生反應。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中且該第一金屬圖案層的厚度範圍在20~50奈米，係以鉻、鎳、鈦、鋁、錫、銦、鈀、鎢、鐵、金、銀、鉑、鋼的至少其中之一所製成，而該第二金屬圖案層的厚度範圍在40~90奈米，係以銅、鎳、鈦、鋁、錫、銦、鈀、鎢、鐵、金、銀、鉑、鋼的至少其中之一所製成。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該黃光成像步驟更包含一光阻形成步驟、一曝光步驟以及一顯影步驟，該光阻形成步驟是在該第二金屬膜形成一光阻層，該曝光步驟是在光阻層上透過一光罩進行曝光動作，該顯影步驟是將經過曝光步驟後的該光阻層以顯影液清洗，而形成該光阻圖形層。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該第一蝕刻液的成分至少包含一酸液及一氧化劑，該酸液為磷酸、草酸、硫酸、鹽酸、醋酸及乳酸的至少其中之一，而該氧化劑為過硫酸鈉、雙氧水、過硫酸銨、臭氧的至少其中之一，而該第二蝕刻液至少包含一鹼液、一第二氧化劑以及一鹽，其中該鹼液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、單乙醇胺，以及三乙胺的至少其中之一，該第二氧化劑為過錳酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉，以及硝酸鈰胺的至少其中之一，而該鹽為磷酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉)、草酸鈉的至少其中之一。
  8. 如申請專利範圍第4項所述方法，其中該第三金屬圖案層的厚度範圍在20~30微米，係以鈀所製成，該第四金屬圖案層的厚度範圍在20~30微米，係以鎳所製成；而第五金屬圖案層的厚度範圍在2~5微米，係以金、銀、銅、鎳、鈦、鈀的至少其中之一所製成。
  9. 如申請專利範圍第6項所述方法，在該第二蝕刻步驟及該光阻去除步驟之間進一步浸泡一中和劑，其中該中和劑包含一第三氧化劑及一還原劑，該氧化劑為硫酸、草酸、乳酸及雙氧水的至少其中之一，該還原劑為聯胺、氫氧化四甲基銨溶液、二甲基亞碸以及四氫呋喃的至少其中之一。
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