TWI663396B - 電化學感測器之工作電極製作方法及其產品 - Google Patents

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Abstract

一種電化學感測器之工作電極製作方法，其步驟包含有：提供一基板；設置一定義圖案，於該基板的一面設有一定義圖案；以及提供導電顆粒，將複數個導電顆粒設於該定義圖案。

Description

電化學感測器之工作電極製作方法及其產品
一種電化學感測器之工作電極製作方法及其產品，尤指一種改善現有製作電化學三電極感測製作精度不佳。以半導體製程與奈米科技製作最重要的工作電極之方法及其產品。
近年定點照護檢測（Point of care test，POCT），其可於病床邊或診間進行快速檢測方式係越來越受到重視。這樣的快速檢測方式不僅需要具備高靈敏性與高選擇性的檢測特性，還必須是小型、便宜且易於操作。
目前做普遍的例子就是血糖儀，市面上血糖儀大都使用網版印刷技術製作三電極拋棄式試片。但網印的製程精度，無法達到日趨嚴苛量測準確度的需求。
有鑑於此，本發明主要目的在於，提出一種電化學感測器之工作電極製作方法及其產品，其係改善現有製作電化學三電極感測製作精度不佳。以半導體製程與奈米科技製作最重要的工作電極。工作電極的表面具有定義圖案，以增加感測面積。本發明係可於工作電極固定接合酵素、抗體或核酸，以應用於不同領域的生物感測。
為達上述目的，本發明所提出的一種電化學感測器之工作電極製作方法，其步驟包含有： 提供一基板； 設置一定義圖案，於該基板的一面設有一定義圖案；以及 提供導電顆粒，將複數個導電顆粒設於該定義圖案。
於一實施例，該基板的一面具有一保護層。
於一實施例，一進行凹槽蝕刻之步驟，對該基板具有該些開孔之位置進行非等相蝕刻，以使具有該些開孔位置之該基板形成有多個凹槽，該些凹槽為倒三角形，該些凹槽之邊緣與底緣處具有至少一尖角；或者對該基板具有該些開孔之位置進行等相蝕刻，以使具有該些開孔位置之該基板形成有多個凹槽，該些凹槽為半圓形。
於一實施例，一去除保護層之步驟，將該基板的該保護層於以去除；以及該設置一定義圖案之步驟，以等相蝕刻，而使該些尖角形成為該些圓角，該基板具有該些凹槽的一面係形成波浪狀圖案，該波浪圖狀圖案為該定義圖案。
本發明復提出一種電化學感測器之工作電極，其包含有： 一基板； 一定義圖案，其係設於該基板的一面；以及 複數個導電顆粒，其係設於該定義圖案。
於一實施例，該定義圖案為該基板之複數個凹槽，各凹槽之邊緣與底緣處具有圓角。
綜合上述，本發明之電化學感測器之工作電極製作方法及其產品，其係將要求高精度及使用金屬，設置奈米金屬顆粒的工作電極製作為晶片，晶片的感測區表面具有定義圖案，定義圖案係增加感應的表面積，以提高量測的精準度。本發明之工作電極係可黏貼於現有低成本製作的拋棄式式片，藉此兼顧及成本的競爭優勢。
請配合參考第1圖所示，本發明係一種電化學感測器之工作電極製作方法，其步驟包含有：
步驟S1，提供一基板。請配合參考第2圖所示，一基板10的一面具有一保護層11。該基板10為氧化物（Oxide）/氮化物（Nitride）晶圓。該基板10為1至100歐姆-公分（ohm-cm）之矽晶圓。
步驟S2，進行開孔蝕刻。對基板10具有保護層11的一面進行黃光與乾式蝕刻，而使該面形成有複數個開孔110。
步驟S3，進行凹槽蝕刻。請配合參考第3圖所示，對基板10具有開孔110之位置進行非等相蝕刻，以使具有開孔110位置之基板10形成有多個凹槽100，該些凹槽100為倒三角形。該非等相蝕刻之蝕刻液為10至45％氫氧化鉀（化學式：KOH），溫度40至90℃；或者5至25％四甲基氫氧化銨（化學式：TMAH或TMAOH），溫度40至90℃。於一實施例，對基板10具有開孔110之位置進行等相蝕刻，以使具有開孔110位置之基板10形成有多個凹槽100，該些凹槽100為半圓形。
步驟S4，去除保護層。請配合參考第4圖所示，將基板10的保護層11於以去除。基板10之一面具有複數個倒三角形的凹槽100。各凹槽100之邊緣與底緣處具有至少一尖角101。
步驟S5，設置一定義圖案。請配合參考第5圖所示，以等相蝕刻，而使尖角101形成為圓角102。等相蝕刻之蝕刻液為1單位44至54％氟化氫（化學式：HF）、3單位65至75％硝酸（分子式：HNO3）、8單位乙酸（化學式：CH3COOH；亦稱為醋酸、冰醋酸），溫度20至30℃。請再配合參考第5圖所示，基板10具有凹槽100的一面係形成波浪狀圖案。該波浪圖狀圖案為定義圖案。
步驟S6，提供一導電層。請配合參考第6圖所示，以一物理氣相沉積（ Physical vapor deposition，PVD）對基板10具有凹槽100（定義圖案）的一面進行蒸鍍或濺鍍，而使該面沉積有一導電層12。舉例而言，導電層12為鉻-銅（Cr-Au）層。
步驟S7，提供導電顆粒。請配合參考第7圖所示，提供一膠體金屬溶液，該膠體金屬溶液具有導電顆粒13與膠體溶液。膠體金屬溶液係設於基板10具有導電層12的一面。待膠體溶液乾燥後，導電顆粒13係設於導電層12的一面。
舉例而言，該導電顆粒13的製備方式可為，將四氯金酸以檸檬酸化學還原法備至膠體金屬溶液。導電顆粒13可為奈米金屬顆粒，尺寸為1至10奈米（nano，nm）。若奈米金屬顆粒為奈米金顆粒，則其方程式為：HAuCl4 + Na3C6H5O7 → nano Au
請配合參考第7圖所示，本發明係一種電化學感測器之工作電極，其包含有一基板10、一導電層12與複數個導電顆粒13。
基板10的一面具有複數個凹槽100，各凹槽100之邊緣與底緣處具有圓角102。基板10具有凹槽100的一面係形成波浪狀圖案，該波浪狀圖案為定義圖案。
導電層12係設於基板10具有凹槽100的一面。導電顆粒13係設於導電層12遠離基板10的一面。
綜合上述，本發明之電化學感測器之工作電極製作方法及其產品，其係將要求高精度及使用金屬，設置奈米金屬顆粒的工作電極製作為晶片，晶片的感測區表面具有定義圖案，定義圖案係增加感應的表面積，以提高量測的精準度。
10‧‧‧基板
100‧‧‧凹槽
101‧‧‧尖角
102‧‧‧圓角
11‧‧‧保護層
110‧‧‧開孔
12‧‧‧導電層
13‧‧‧導電顆粒
S1~S7‧‧‧步驟
第1圖係本發明之電化學感測器之工作電極製作方法之流程圖。 第2圖係一具有開孔之基板之示意圖。 第3圖為一具有凹層之基板之示意圖。 第4圖為一基板之示意圖。 第5圖為一具有定義圖案之基板之示意圖。 第6圖為一具有導電層之基板之示意圖。 第7圖為一具有導電層與導電顆粒之基板之示意圖。

Claims (8)

  1. 一種電化學感測器之工作電極製作方法，其步驟包含有：提供一基板；設置一定義圖案，於該基板的一面設有一定義圖案；提供一導電層，以一物理氣相沉積對該基板具有該定義圖案的一面進行蒸鍍或濺鍍，而使該定義圖案沉積有一導電層；以及提供導電顆粒，提供一膠體金屬溶液，該膠體金屬溶液具有導電顆粒與膠體溶液；該膠體金屬溶液係設於該基板具有該導電層的一面；待該膠體溶液乾燥後，該些導電顆粒係設於該導電層的一面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電化學感測器之工作電極製作方法，其中該基板的一面具有一保護層。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電化學感測器之工作電極製作方法，其更具有一進行開孔蝕刻之步驟，對該基板具有該保護層的一面進行黃光與乾式蝕刻，而使該面形成有複數個開孔。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電化學感測器之工作電極製作方法，其更具有一進行凹槽蝕刻之步驟，對該基板具有該些開孔之位置進行非等相蝕刻，以使具有該些開孔位置之該基板形成有多個凹槽，該些凹槽為倒三角形，該些凹槽之邊緣與底緣處具有至少一尖角；或者對該基板具有該些開孔之位置進行等相蝕刻，以使具有該些開孔位置之該基板形成有多個凹槽，該些凹槽為半圓形。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電化學感測器之工作電極製作方法，其更具有一去除保護層之步驟，將該基板的該保護層於以去除；以及該設置一定義圖案之步驟，以等相蝕刻，而使該些尖角形成為該些圓角，該基板具有該些凹槽的一面係形成波浪狀圖案，該波浪圖狀圖案為該定義圖案。
  6. 一種電化學感測器之工作電極，其包含有：一基板；一定義圖案，其係設於該基板的一面；一導電層，其係設於該定義圖案遠離該基板的一面；以及複數個導電顆粒，其係設於該導電層遠離該定義圖案的一面；其中，以一物理氣相沉積對該基板具有該定義圖案的一面進行蒸鍍或濺鍍，而使該定義圖案沉積有一導電層；提供一膠體金屬溶液，該膠體金屬溶液具有導電顆粒與膠體溶液；該膠體金屬溶液係設於該基板具有該導電層的該面；待該膠體溶液乾燥後，該些導電顆粒係設於該導電層的該面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電化學感測器之工作電極，其中該定義圖案為該基板之複數個凹槽，各該凹槽之邊緣與底緣處具有圓角。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電化學感測器之工作電極，其中該導電層係位於該基板具有該些凹槽的一面。
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