專利名稱：承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法，屬基因(DNA)芯片制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
DNA芯片是近幾年在國(guó)際的高科技領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的一項(xiàng)重大成果。DNA芯片借助微電子、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)，將生命科學(xué)研究中的許多不連續(xù)的分析過程，如樣品制備、生化反應(yīng)、分析檢測(cè)等移植到芯片中來進(jìn)行，在連續(xù)化和微型化的情況下快速和高效地獲取大量諸如基因識(shí)別、基因突變、基因測(cè)序和基因活性之類的生命信息。
cDNA芯片是DNA芯片的一大分支。制備cDNA芯片的關(guān)鍵是制備承載cDNA微陣列的載體。
背景技術(shù)：
采用機(jī)器把生物分子探針的液滴點(diǎn)制或噴制在經(jīng)聚賴氨酸修飾的固相支持物如玻璃載波片，即載體上的方法制備cDNA微陣列。
背景技術(shù)：
有以下不足之處cDNA微陣列固定效率不高，影響到最終產(chǎn)品cDNA芯片的檢測(cè)靈敏度；此外，機(jī)器點(diǎn)制或噴制生物分子探針的液滴時(shí)，液滴在表面張力的作用下，會(huì)在玻璃載波片上的液滴點(diǎn)滴處向四周擴(kuò)張開去，使cDNA微陣列的密度達(dá)不到高的指標(biāo)，影響到cDNA微陣列的高集成度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是推出一種承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法，該襯底相當(dāng)于上述的固相支持物，即載體。
本發(fā)明通過采用以下的技術(shù)方案使上述問題得到解決?，F(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所用的技術(shù)方案。一種承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，制備步驟包括第一步 多孔硅襯底的原料清潔的單面拋光硅片3；第二步 形成區(qū)域阻擋層在硅片3的拋光面上，用金屬掩模或離子注入技術(shù)形成區(qū)域阻擋層，該阻擋層具有硅片3承載高集成度cDNA微陣列的微陣列單元圖案，微陣列單元處為不受金屬掩模保護(hù)或無離子注入的局部區(qū)域，微陣列單元呈正方形，邊長(zhǎng)介于200nm～500μm，相鄰單元間隔介于200nm～500μm；第三步 陽極氧化形成多孔硅把經(jīng)上步處理的硅片3置于陽極氧化槽1內(nèi)，陽極氧化槽1內(nèi)注有腐蝕液2。腐蝕液2的配方為HF∶H2O∶C2H5OH＝1～2體積∶1體積∶2～4體積。其中HF為40％分析純氫氟酸，H2O為去離子水，C2H5OH為分析純無水乙醇，兩鉑電極4間接穩(wěn)流電源5，穩(wěn)流電源5輸出電流的電流密度為1～30mAcm-2，硅片3的拋光面與穩(wěn)流電源5的負(fù)極相對(duì)，陽極氧化時(shí)間為5～30分鐘，硅片3上的微陣列單元處形成多孔硅；第四步 繼續(xù)陽極氧化用含H2O2的去離子水氧化液取代腐蝕液2，微陣列單元氧化液的配方為H2O2∶H2O＝1～10體積∶100體積，繼續(xù)進(jìn)行陽極氧化2～6分鐘，然后用去離子水將硅片3清洗干凈，110℃下烘干后冷卻至室溫；第五步 清洗干燥制得成品將經(jīng)上步處理的硅片3置于1％的3-氨丙基三甲氧基硅烷95％丙酮溶液中浸泡1～5分鐘，取出用丙酮洗滌3～15次，110℃下烘30分鐘后自然冷卻至室溫，至此制得成品，即承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底。
本發(fā)明的突出效果在于，本發(fā)明制備的產(chǎn)品最終用來作承載高集成度cDNA微陣列的載體，由于多孔硅是一種具有量子海綿形貌的納米晶體硅，比表面(約500m2/cm3)極大，吸附能力強(qiáng)，將生物分子探針的液滴用機(jī)器點(diǎn)制或噴制在多孔硅上，可提高分子探針的固定效率。由于每個(gè)微陣列單元吸液量大，導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度的提高，而且上述液滴不會(huì)從液滴點(diǎn)滴處向四周擴(kuò)張，有助于使cDNA芯片微型化和提高cDNA芯片微陣列的陣列密度。


圖1是形成多孔硅的裝置，其中1是陽極氧化槽，2是腐蝕液，3是硅片，4是鉑電極和5是穩(wěn)流電源。圖2是多孔硅襯底表面的cDNA微陣列的微陣列單元多孔硅點(diǎn)陣圖案，其中30是多孔硅的微陣列單元。
圖3是圖2在A-A’處的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按以上所述的承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第一步 硅片3是p型或n型單面拋光硅片；第二步 用標(biāo)準(zhǔn)的離子注入技術(shù)形成區(qū)域阻擋層在硅片3的拋光面上涂一層幾微米厚的負(fù)光刻膠，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)光刻步驟后將已設(shè)計(jì)好的鉻掩模板的圖形，即cDNA微陣列圖案轉(zhuǎn)移至光刻膠上，cDNA微陣列單元區(qū)有光刻膠，單元間隔區(qū)無光刻膠，將已形成光刻膠圖形的硅片3進(jìn)行離子注入，注入強(qiáng)度為1.0×106dots以上，硅片3的電阻率高，注入強(qiáng)度低，電阻率低，注入強(qiáng)度高，注入結(jié)束后，將硅片3放入過氧化氫硫酸溶液煮沸，除去光刻膠，接著將硅片3清洗干凈，干燥后放入管狀爐進(jìn)行退火，保護(hù)氣體為氬氣或氮?dú)?，如硅?為p型，注入離子為p-3或H+，經(jīng)p-3離子注入的硅片3，退火時(shí)溫度為8001200℃，恒溫2小時(shí)，經(jīng)H+離子注入的硅片3，退火時(shí)溫度為300600℃，恒溫1小時(shí)，如硅片3為n型，注入離子為B5+，退火時(shí)溫度為800～1200℃，恒溫1～24小時(shí)，退火后自然冷卻至室溫，至此，硅片3表面已形成區(qū)域阻擋層，cDNA微陣列的微陣列單元區(qū)的硅片上無注入離子阻擋層，單元間隔區(qū)的硅片上有注入離子阻擋層；第三步 如硅片3為p型，拋光面應(yīng)向穩(wěn)流電源5的負(fù)極，如硅片3為n型，拋光面應(yīng)向穩(wěn)流電源5的正極，并需要光照。
其余步驟與以上所述的制備方法同。
實(shí)施例2按實(shí)施例1所述承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第二步 用離子束濺射或蒸發(fā)技術(shù)形成區(qū)域阻擋層把硅片3放入離子束濺射儀或蒸發(fā)儀，將一層100nm～1μm厚的鉑或金膜濺射或蒸發(fā)在硅片3的拋光面上，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)光刻和腐蝕后，在鉑或金膜上形成所需的cDNA微陣列的微陣列單元圖案，在硅片3的拋光面上形成區(qū)域阻擋層，在微陣列單元處無鉑或金膜的阻擋層，在微陣列單元間隔處有鉑或金膜的阻擋層。
其余步驟與以上所述的制備方法同。
實(shí)施例3 按以上實(shí)施例1或?qū)嵤├?所述的承載cDNA的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第一步 硅片3是p-100型單面拋光硅片；第二步 微陣列單元的尺寸為250×250μm，相鄰單元間隔為200μm；第三步 穩(wěn)流電源5輸出電流的電流密度為5mAcm-2，陽極氧化時(shí)間為5分鐘；第四步 繼續(xù)進(jìn)行陽極氧化時(shí)間為3分鐘；第五步 將上述處理的硅片3浸泡2分鐘，洗滌10次。
實(shí)施例4 按以上實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?所述的承載cDNA的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第二步微陣列單元大小尺寸可20×20μm見方，單元間隔可為20μm；第三步穩(wěn)流電源5輸出電流密度為10mAcm-2，陽極氧化時(shí)間為20分鐘。其余步驟同實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?。
實(shí)施例5 按以上實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?所述的承載cDNA的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第二步微陣列單元大小尺寸可為200×200nm見方，單元間隔可為200nm；第三步穩(wěn)流電源5輸出電流密度為20mAcm-2，陽極氧化時(shí)間為30分鐘。其余步驟同實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?。
實(shí)施例6 按以上實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?所述的承載cDNA的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第三步腐蝕液2的配方為HF∶H2O∶C2H5OH＝2體積∶1體積∶2體積。其余步驟同實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?。
實(shí)施例7 按以上實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?所述的承載cDNA的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第三步腐蝕液2的配方為HF∶H2O∶C2H5OH＝1體積∶1體積∶2體積。其余步驟同實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?。
實(shí)施例8 按以上實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?所述的承載cDNA的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第三步腐蝕液2的配方為HF∶H2O∶C2H5OH＝1體積∶2體積∶4體積。其余步驟同實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?。
本發(fā)明的方法特別適于用來制備承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底，該方法制備的產(chǎn)品特別適于用來制備高集成度cDNA芯片將生物分子探針的液滴用機(jī)器點(diǎn)制或噴制在多孔硅微陣列單元上。
權(quán)利要求
1.一種承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，制備步驟包括第一步 多孔硅襯底的原料清潔的單面拋光硅片3；第二步 形成區(qū)域阻擋層在硅片3的拋光面上，用金屬掩?；螂x子注入技術(shù)形成區(qū)域阻擋層，該阻擋層具有硅片3承載高集成度cDNA微陣列的微陣列單元圖案，微陣列單元處為不受金屬掩模保護(hù)或無離子注入的局部區(qū)域，微陣列單元呈正方形，邊長(zhǎng)介于200nm～500μm，相鄰單元間隔介于200nm～500μm；第三步 陽極氧化形成多孔硅把經(jīng)上步處理的硅片3置于陽極氧化槽1內(nèi)，陽極氧化槽1內(nèi)注有腐蝕液2。腐蝕液2的配方為HF∶H2O∶C2H5OH＝1～2體積∶1體積∶2～4體積。其中HF為40％分析純氫氟酸，H2O為去離子水，C2H5OH為分析純無水乙醇，兩鉑電極4間接穩(wěn)流電源5，穩(wěn)流電源5輸出電流的電流密度為1～30mAcm-2，硅片3的拋光面與穩(wěn)流電源5的負(fù)極相對(duì)，陽極氧化時(shí)間為5～30分鐘，硅片3上的微陣列單元處形成多孔硅；第四步 繼續(xù)陽極氧化用含H2O2的去離子水氧化液取代腐蝕液2，微陣列單元氧化液的配方為H2O2∶H2O＝1～10體積∶100體積，繼續(xù)進(jìn)行陽極氧化2～6分鐘，然后用去離子水將硅片3清洗干凈，110℃下烘干后冷卻至室溫；第五步 清洗干燥制得成品將經(jīng)上步處理的硅片3置于1％的3-氨丙基三甲氧基硅烷95％丙酮溶液中浸泡1～5分鐘，取出用丙酮洗滌3～15次，110℃下烘30分鐘后自然冷卻至室溫，至此制得成品，即承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第一步 硅片3是p型或n型單面拋光硅片；第二步 用標(biāo)準(zhǔn)的離子注入技術(shù)形成區(qū)域阻擋層在硅片3的拋光面上涂一層幾微米厚的負(fù)光刻膠，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)光刻步驟后將已設(shè)計(jì)好的鉻掩模板的圖形，即cDNA微陣列圖案轉(zhuǎn)移至光刻膠上，cDNA微陣列單元區(qū)有光刻膠，單元間隔區(qū)無光刻膠，將已形成光刻膠圖形的硅片3進(jìn)行離子注入，注入強(qiáng)度為1.0×106dots以上，硅片3的電阻率高，注入強(qiáng)度低，電阻率低，注入強(qiáng)度高，注入結(jié)束后，將硅片3放入過氧化氫硫酸溶液煮沸，除去光刻膠，接著將硅片3清洗干凈，干燥后放入管狀爐進(jìn)行退火，保護(hù)氣體為氬氣或氮?dú)?，如硅?為p型，注入離子為p-3或H+，經(jīng)p-3離子注入的硅片3，退火時(shí)溫度為8001200℃，恒溫2小時(shí)，經(jīng)H+離子注入的硅片3，退火時(shí)溫度為300600℃，恒溫1小時(shí)，如硅片3為n型，注入離子為B5+，退火時(shí)溫度為800～1200℃，恒溫1～24小時(shí)，退火后自然冷卻至室溫，至此，硅片3表面已形成區(qū)域阻擋層，cDNA微陣列的微陣列單元區(qū)的硅片上無注入離子阻擋層，單元間隔區(qū)的硅片上有注入離子阻擋層；第三步 如硅片3為p型，拋光面應(yīng)向穩(wěn)流電源5的負(fù)極，如硅片3為n型，拋光面應(yīng)向穩(wěn)流電源5的正極，并需要光照。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第二步 用離子束濺射或蒸發(fā)技術(shù)形成區(qū)域阻擋層把硅片3放入離子束濺射儀或蒸發(fā)儀，將一層100nm～1μm厚的鉑或金膜濺射或蒸發(fā)在硅片3的拋光面上，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)光刻和腐蝕后，在鉑或金膜上形成所需的cDNA微陣列的微陣列單元圖案，在硅片3的拋光面上形成區(qū)域阻擋層，在微陣列單元處無鉑或金膜的阻擋層，在微陣列單元間隔處有鉑或金膜的阻擋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的承載cDNA的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第一步 硅片3是p-100型單面拋光硅片；第二步 微陣列單元的尺寸為250×250μm，相鄰單元間隔為200μm；第三步 穩(wěn)流電源5輸出電流的電流密度為5mAcm-2，陽極氧化時(shí)間為5分鐘；第四步 繼續(xù)進(jìn)行陽極氧化時(shí)間為3分鐘；第五步 將上述處理的硅片3浸泡2分鐘，洗滌10次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的承載cDNA的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第二步微陣列單元大小尺寸可20×20μm見方，單元間隔可為20μm；第三步穩(wěn)流電源5輸出電流密度為10mAcm-2，陽極氧化時(shí)間為20分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的承載cDNA的多孔硅襯底的制備方法，其特征在于，第二步微陣列單元大小尺寸可為200×200nm見方，單元間隔可為200nm；第三步穩(wěn)流電源5輸出電流密度為20mAcm-2，陽極氧化時(shí)間為30分鐘。
全文摘要
一種承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底的制備方法，屬基因(DNA)芯片制備技術(shù)領(lǐng)域，制備步驟包括多孔硅襯底的原料；形成區(qū)域阻擋層；陽極氧化形成多孔硅；繼續(xù)陽極氧化；清洗干燥制得成品，用該法制備的多孔硅襯底有分子探針的固定效率高和承載cDNA芯片微陣列的陣列密度高的優(yōu)點(diǎn)，特別適于用來制備承載高集成度cDNA微陣列的多孔硅襯底。
文檔編號(hào)C12Q1/68GK1412322SQ02145348
公開日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2002年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月22日
發(fā)明者朱自強(qiáng), 朱建中, 陳少?gòu)?qiáng) 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)