MEMS技術(shù)是u-TAS發(fā)展的基礎(chǔ)，也是微流控芯片加工中最廣泛采用的方法。MEMS加工技術(shù)包括了常規(guī)平面工藝中的光刻、氧化、擴(kuò)散、化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)生長、鍍膜、壓焊等，又增加了三維體加工工藝，如雙面光刻、各向異性和各向同性化學(xué)腐蝕、等離子或離子束深刻蝕、LIGA技術(shù)、硅—硅鍵合、硅—玻璃鍵合等。

目前，國際上應(yīng)用較為廣泛的 MEMS制造技術(shù)有犧牲層硅工藝、體微切削加工技術(shù)和 LIGA工藝等，新的微型機(jī)械加工方法還在不斷涌現(xiàn)，這些方法包括多晶硅的熔煉和聲激光刻蝕等。結(jié)合微流控芯片的具體功能要求與芯片選用的材料特性，微流控芯片的加工工藝在 MEMS加工工藝基礎(chǔ)上有所發(fā)展，主要包括光刻和蝕刻等常規(guī)工藝，以及模塑法、軟光刻、激光切蝕法、LIGA技術(shù)等特殊工藝。

1、硅質(zhì)材料加工工藝

在硅材料的加工中，光刻(lithography)和濕法刻蝕(wetetching)技術(shù)是2種常規(guī)工藝。由于硅材料具有良好的光潔度和很成熟的加工工藝，主要用于加工微泵、微閥等液流驅(qū)動和控制器件，或者在熱壓法和模塑法中作為高分子聚合物材料加工的陽模。光刻是用光膠、掩模和紫外光進(jìn)行微制造。光刻和濕法蝕刻技術(shù)通常由薄膜沉淀、光刻、刻蝕 3個工序組成。

首先在基片上覆蓋一層薄膜，在薄膜表面用甩膠機(jī)均勻地附上一層光膠。然后將掩模上的圖像轉(zhuǎn)移到光膠層上，此步驟為光刻。再將光刻上的圖像，轉(zhuǎn)移到薄膜，并在基片上加工一定深度的微結(jié)構(gòu)，此步驟完成了蝕刻。

在石英和玻璃的加工中，常常利用不同化學(xué)方法對其表面改性，然后可以使用光刻和蝕刻技術(shù)將微通道等微結(jié)構(gòu)加工在上面。玻璃材料的加工步驟與硅材料加工稍有差異，主要步驟有：1)在玻璃基片表面鍍一層 Cr，再用甩膠機(jī)均勻的覆蓋一層光膠；2)利用光刻掩模遮擋，用紫外光照射，光膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；3)用顯影法去掉已曝光的光膠，用化學(xué)腐蝕的方法在鉻層上腐蝕出與掩模上平面二維圖形一致的圖案；4)用適當(dāng)?shù)目涛g劑在基片上刻蝕通道；5)刻蝕結(jié)束后，除去光膠和犧牲層，打孔后和玻璃蓋片鍵合。標(biāo)準(zhǔn)光刻和濕法刻蝕需要昂貴的儀器和超凈的工作環(huán)境，無法實(shí)現(xiàn)快速批量生產(chǎn)，

2、高聚物材料加工工藝

以高聚物材料為基片加工微流控芯片的方法主要有：模塑法、熱壓法、LIGA技術(shù)、激光刻蝕法和軟光刻等。模塑法是先利用光刻和蝕刻的方法制作出通道部分突起的陽模，然后在陽模上澆注液體的高分子材料，將固化后的高分子材料與陽模剝離后就得到了具有微結(jié)構(gòu)的基片，之后與蓋片(多為玻璃)封接后就制得高聚物微流控芯片。這一方法簡單易行，不需要高技術(shù)設(shè)備，是大量生產(chǎn)廉價(jià)芯片的方法。熱壓法也需要事先獲得適當(dāng)?shù)年柲！釅悍ǖ木唧w步驟為：在熱壓裝置中將高聚物基片與陽模緊貼在一起，當(dāng)基片加熱到軟化溫度后，對陽模施加壓力，可在基片上印制出相應(yīng)的微結(jié)構(gòu)，將陽模和基片一起冷卻后脫模，就得到所需的微結(jié)構(gòu)。此法比較適用于 PMMA和 PC等聚合物材料。LIGA技術(shù)適合高深寬比的聚合物芯片的制作，其加工流程是由X光深層光刻，微電鑄和微復(fù)制 3個環(huán)節(jié)構(gòu)成。X光深層光刻可以在光膠中得到高深寬比的微通道；微電鑄是在顯影后的光膠圖像間隙(微通道)中沉積金屬，去掉光膠后得到所需微通道的陽模；微復(fù)制是在陽模上通過復(fù)制模塑方法在高聚物材料上形成所需的微通道結(jié)構(gòu)。除了可制作較大高寬比的結(jié)構(gòu)，與其它微細(xì)加工方法相比，LIGA技術(shù)還具有應(yīng)用材料廣泛，可以是金屬、陶瓷、聚合物、玻璃等；可制作任意截面形狀圖形結(jié)構(gòu)，加工精度高，可重復(fù)復(fù)制，符合工業(yè)上大批量生產(chǎn)要求，制造成本相對較低。激光刻蝕法是一種不同于以往方法的新加工方法，它可直接根據(jù)計(jì)算機(jī)CAD數(shù)據(jù)在金屬、塑料等材料上加工微結(jié)構(gòu)，是一種非接觸式的加工手段。它利用紫外激光使高分子材料曝光，把二維圖形復(fù)制下來，通過控制曝光的強(qiáng)度控制材料的刻蝕深度，最終用壓力吹去降解產(chǎn)物，得到有通道的微流控基片，該方法加工簡便快捷，但是對技術(shù)設(shè)備要求較高

3、軟光刻加工工藝

軟光刻是相對于光刻的微圖形和微制造的新方法，它是哈佛大學(xué)Whitesides G M 教授研究組以自組裝單分子層，彈性印章和高聚合物模塑技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展的一種低成本的加工新技術(shù)。其中，高聚物PDMS在軟光刻中作為主要的彈性印章材料和芯片加工材料。

相對于傳統(tǒng)的光刻技術(shù)，軟光刻更加靈活，它沒有光散射帶來的精度限制，目前幾種常用的軟光刻技術(shù)都能達(dá)到30nm—1um級的微小尺
寸；它能制造復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)并且能在曲面上應(yīng)用；能夠在不同化學(xué)性質(zhì)表面上使用，并且可以根據(jù)需要改變材料表面的化學(xué)性質(zhì)；它可以應(yīng)用的材料范圍很廣，如生物聚合材料、膠體材料、玻璃、陶瓷等。

結(jié)論

微流控芯片已經(jīng)發(fā)展成為2l世紀(jì)最前沿的技術(shù)之一，其材料也經(jīng)歷了傳統(tǒng)的硅材料到玻璃石英和近些年的高分子聚合物的不斷變遷。在目前和不遠(yuǎn)的將來，微流控芯片材料將繼續(xù)向多元化、實(shí)用性、可操作性、高性價(jià)比的方向發(fā)展。隨著芯片材料的不斷豐富，微流控加工工藝也在不斷更新。高聚物材料以其獨(dú)特的優(yōu)勢，已占領(lǐng)了芯片材料大部分的市場，將來對于高聚物材料特性的研究將更加深入，其應(yīng)用范圍也會更加廣闊。