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TWI675201B - 電化學感測器之工作電極製作方法及其產品 - Google Patents

電化學感測器之工作電極製作方法及其產品 Download PDF

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TWI675201B TW108102558A TW108102558A TWI675201B TW I675201 B TWI675201 B TW I675201B TW 108102558 A TW108102558 A TW 108102558A TW 108102558 A TW108102558 A TW 108102558A TW I675201 B TWI675201 B TW I675201B
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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：步驟S1，提供一基板；步驟S2，設置一波浪圖案，將該波浪圖案形成於該基板的一面；以及步驟S3，提供一導電物質，將該導電物質設於該基板具有該波浪圖案的一面。一種電化學感測器之工作電極亦被揭露。

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，尤指一種提昇現有製作電化學三電極感測製作精度方法及其產品。
近年各種醫療用檢測裝置的普及率越來越高，並且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。
而最為常見的例子就是血糖儀，目前市售的血糖儀大都使用三電極拋棄式試片，三電極拋棄式試片係由網版印刷技術所製作。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，其係提昇現有製作電化學三電極感測製作精度方法及其產品。工作電極的表面具有波浪圖案，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：步驟S1，提供一基板；步驟S2，設置一波浪圖案，將該波浪圖案形成於該基板的一面；以及 步驟S3，提供一導電物質，將該導電物質設於該基板具有該波浪圖案的一面。
於一實施例，該基板的一面具有一保護層。
於一實施例，於該步驟S1中，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。
於一實施例，於該步驟S1中，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；或者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。
於一實施例，於該步驟S1中，將該基板的該保護層於以去除；將該基板浸泡於上述之等相蝕刻液體中，待浸泡數秒後，以該使該些凹槽與該基板之表面的尖角，形成導圓角，或者將該基板浸泡於上述之等相蝕刻液體中，待浸泡數秒後，以使呈三角形的該些凹槽與該些尖角，形成導圓角；或者將該基板處以熱氧化，而使該些凹槽具有導圓角，以及該些尖角形成導圓角；該些導圓角的凹槽係構成該波浪圖案。
於一實施例，於該步驟S3中，以一物理氣相沉積對該基板具有該波浪圖案的一面進行蒸鍍或濺鍍，而使該面沉積有一導電層。一膠體金屬溶液具有導電顆粒與膠體溶液，將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。
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；一波浪圖案，其係設於該基板的一面；以及一導電物質，其係設於該基板具有該波浪圖案的一面。
於一實施例，該波浪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。
於一實施例，該導電物質具有一導電層，該導電層係位於該基板具有該些凹槽的一面；或者，該導電物質具有一導電層與複數個導電顆粒，該導電層係位於該基板具有該些凹槽的一面，該些導電顆粒係位於該導電層遠離該基板的一面。
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波浪圖案，波浪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。
10‧‧‧基板
100‧‧‧凹槽
101‧‧‧尖角
102‧‧‧導圓角
103‧‧‧波浪圖案
11‧‧‧保護層
110‧‧‧開孔
12‧‧‧導電層
13‧‧‧導電顆粒
20‧‧‧基板
200‧‧‧凹槽
201‧‧‧尖角
202‧‧‧導圓角
203‧‧‧凹槽
204‧‧‧波浪圖案
21‧‧‧保護層
210‧‧‧開孔
22‧‧‧導電層
23‧‧‧導電顆粒
S1~S3‧‧‧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第一實施例之示意圖。
第3圖為一具有凹層之基板之第一實施例之示意圖。
第4圖為一基板之第一實施例之示意圖。
第5圖為一具有波浪圖案之第一實施例之基板之示意圖。
第6圖為一具有導電層之第一實施例之基板之示意圖。
第7圖為一具有導電物質之第二實施例之基板之示意圖。
第8圖係一具有開孔之基板之第三實施例之示意圖。
第9圖為一具有凹層之基板之第三實施例之示意圖。
第10圖為一基板之第三實施例之示意圖。
第11圖為一具有波浪圖案之第三實施例之基板之示意圖。
第12圖為一具有導電層之第三實施例之基板之示意圖。
第13圖為一具有導電物質之第三實施例之基板之示意圖。
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之第一實施例，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，形成一波浪圖案。請再參閱第2圖所示，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。
請配合參考第3圖所示，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為半圓形凹槽。等向蝕刻液體為0.5~1.5單位的44至54%氟化氫(化學式：HF)與2.5~3.5單位65至75%硝酸(分子式：HNO3)，蝕刻溫度20至30℃。較佳為1單位的49%氟化氫與3單位70%硝酸，蝕刻溫度25℃。
請配合參考第4圖與第5圖所示，待上述之凹槽100形成後，移除保護層11，該些凹槽101之邊緣與基板10之表面具有尖角101。再將基板10浸泡於上述之等相蝕刻液體中，待浸泡數秒後，以使尖角101，形成導圓角102。或者以將基板10處以熱氧化(Thermal Oxide)，而使前述之尖角101，形成導圓角102。該些具有導圓角102的凹槽100係構成一波浪圖案103。
步驟S3，提供一導電物質，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具有波浪圖案101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。
請配合參考第1圖與第7圖所示，本發明係一種電化學感測器之工作電極製作方法之第二實施例，其步驟係如上述之第一實施例，故元件符號沿用上述之第一實施例。
於本實施例中，將一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。
該膠體金屬溶液係將四氯金酸以檸檬酸化學還原法製備。導電顆粒13可為奈米金屬顆粒，尺寸為1至100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。
請再配合參考第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之第一實施例，其步驟包含有：
步驟S1，提供一基板。請配合參考第8圖所示，一基板20的一面具有一保護層2。該基板20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，製作波浪圖案。請再參閱第8圖所示，對基板20具有保護層21的一面進行黃光與乾式蝕刻，而使該面形成有複數個開孔210。
請配合參考第9圖所示，對基板20具有開孔210之位置進行非等相蝕刻，以使具有開孔210位置之基板20形成有多個凹槽200，該些凹槽200為倒三角形。該非等相蝕刻液為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℃。
請配合參考第10圖所示，將基板20的保護層21於以去除。基板20之一面具有複數個倒三角形的凹槽200。各凹槽200之邊緣與底緣處具有至少一尖角201。
請再配合參考第10圖所示，待上述之凹槽200形成後，移除保護層21。請配合參考第11圖所示，再將基板20浸泡於上述之等相蝕刻液體中，待浸泡數秒後，以使呈三角形的凹槽200與尖角201，形成導圓角202。或者以將基板20處以熱氧化(Thermal Oxide)，而使前述之尖角201形成導圓角202，以及呈三角形的凹槽200形成為呈半圓形的凹槽203，。該些導圓角的凹槽203係構成一波浪圖案204。
步驟S3，提供導電物質，請配合參考第12圖所示，以物理氣相沉積對基板20具有波浪圖案204的一面進行蒸鍍或濺鍍，而使該面沉積有一導電層22。舉例而言，導電層22為鉻-銅層。
請配合參考第13圖所示，將一膠體金屬溶液係設於基板20具有導電層22的一面。待膠體溶液乾燥後，導電顆粒23係設於導電層22的一面。
請配合參考第6圖所示，本發明係一種電化學感測器之工作電極之第一實施例，其包含有一基板10、一波浪圖案101與一導電物質14。
波浪圖案101係位於基板10的一面。於基板10具有複數個凹槽100，各凹槽100之邊緣與底緣處具有圓角102。該些凹槽100係形成波浪圖案101。
導電物質14係設於基板10具有波浪圖案101的一面，導電物質14為一導電層12。導電層12係設於基板10具有波浪圖案101的一面。
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之第一實施例，其包含有一基板10、一波浪圖案101與一導電物質14。本 實施例係如上述之電化學感測器之工作電極之第一實施例，故元件符號沿用上述之電化學感測器之工作電極之第一實施例。
於本實施例中。導電物質14為一導電層12與複數個導電顆粒13。導電層12係設於基板10具有波浪圖案101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波浪圖案，波浪圖案係增加感應的表面積，以提高量測的精準度。

Claims (7)

  1. 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；該基板的一面具有一保護層；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；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；或者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；步驟S2，形成一波浪圖案，將該波浪圖案形成於該基板的一面；以及步驟S3，提供一導電物質，將該導電物質設於該基板具有該波浪圖案的一面。
  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，其中於該步驟S1中，將該基板的該保護層於以去除；將該基板浸泡於上述之等相蝕刻液體中，待浸泡數秒後，以使該些凹槽與該基板之表面的尖角，形成導圓角，或者將該基板浸泡於上述之等相蝕刻液體中，待浸泡數秒後，以使呈倒三角形的該些凹槽與該些尖角，形成導圓角；或者將該基板處以熱氧化，而使該些凹槽具有導圓角，以及該些凹槽之該些尖角與該基板之該些尖角形成導圓角；該些導圓角的凹槽係構成該波浪圖案。
  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，其中於該步驟S3中，以一物理氣相沉積對該基板具有該波浪圖案的一面進行蒸鍍或濺鍍，而使該面沉積有一導電層。
  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，其中於該步驟S3中，一膠體金屬溶液具有導電顆粒與膠體溶液，將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。
  5. 一種電化學感測器之工作電極，其係應用申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電化學感測器之工作電極製作方法，該電化學感測器之工作電極包含有：一基板；一波浪圖案，其係設於該基板的一面；以及一導電物質，其係設於該基板具有該波浪圖案的一面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電化學感測器之工作電極，其中該波浪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。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電化學感測器之工作電極，其中該導電物質具有一導電層，該導電層係位於該基板具有該些凹槽的一面；或者，該導電物質具有一導電層與複數個導電顆粒，該導電層係位於該基板具有該些凹槽的一面，該些導電顆粒係位於該導電層遠離該基板的一面。
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