微流道蚀刻加工流程通常涉及材料选择、图形转移、蚀刻工艺及后处理等关键步骤，具体流程会根据材料（硅、玻璃、聚合物或金属）和精度要求而有所不同。以下是典型微流道蚀刻的详细流程：

**1. 设计与掩模制备**

- **CAD设计**：使用设计软件（如AutoCAD、L-Edit）绘制微流道结构，需考虑流道宽度（μm级）、深度比（纵横比）、分支结构等。

- **掩模制作**：将设计转化为光刻掩模（铬板或石英玻璃掩模），高精度需求需电子束光刻（EBL）或激光直写制备。

**2. 基板清洗**

- **去除污染物**：  

  - **硅/玻璃**：Piranha溶液（H₂SO₄:H₂O₂=3:1）或RCA标准清洗。  

  - **聚合物/金属**：等离子清洗（O₂/Ar气体）或溶剂超声处理。

- **表面活化**：增强光刻胶或键合附着力（如硅片HF酸漂洗）。

 **3. 光刻图形转移**

- **涂胶**：旋涂光刻胶（正胶如AZ1500或负胶如SU-8），厚度由旋速控制（通常1–10μm）。  

- **前烘**：热板烘烤（如95°C/2min）去除溶剂。  

- **曝光**：紫外光刻（接触式/投影式）或激光直写，掩模对准精度需≤1μm。  

- **显影**：使用专用显影液（如AZ400K）溶解未曝光区域，形成微流道图案模板。

**4. 蚀刻工艺**

**湿法蚀刻**（各向同性/异性）

- **硅蚀刻**：  

  - **各向异性**：KOH溶液（30wt%, 70–80°C）或TMAH，形成V型或梯形流道，侧壁角度54.7°（单晶硅）。  

  - **各向同性**：HNA（HF:HNO₃:CH₃COOH）混合液，用于复杂三维结构。  

- **玻璃蚀刻**：  

  - HF缓冲液（BHF, HF:NH₄F=1:6），蚀刻速率约1μm/min（需控制温度）。  

- **金属蚀刻**：  

  - **铜/不锈钢**：FeCl₃或酸性蚀刻液（H₂SO₄:H₂O₂）。

 **干法蚀刻**（高精度需求）

- **反应离子刻蚀（RIE）**：  

  - 硅/玻璃：CF₄/O₂等离子体，各向异性刻蚀，侧壁垂直度＞85°。  

- **深反应离子刻蚀（DRIE）**：  

  - Bosch工艺（SF₆/C₄F₆交替），实现高深宽比（＞10:1）硅微流道。  

- **激光蚀刻**（聚合物/玻璃）：  

  - 飞秒激光直写，适用于任意三维结构（精度±2μm）。

 **5. 光刻胶去除与清洗**

- **去胶**：  

  - 湿法：丙酮或专用剥离液（Remover PG）。  

  - 干法：O₂等离子灰化（避免损伤微流道结构）。  

- **二次清洗**：去除蚀刻残留物（如硅片用SC-1溶液）。

 **6. 键合与封装**

- **硅/玻璃键合**：  

  - **阳极键合**（玻璃-硅）：400°C，电压1000V，形成密封微流道。  

  - **热键合**：高温加压（＞600°C）实现无胶键合。  

- **聚合物键合**：  

  - PDMS-玻璃氧等离子处理键合（室温，30秒处理）。  

- **金属封装**：激光焊接或环氧树脂密封。

**7. 质量检测**

- **尺寸测量**：  

  - 光学轮廓仪（台阶高度）、SEM（侧壁形貌）。  

- **功能测试**：  

  - 流体实验（流速/压力检测）、泄漏测试（染料或气压法）。

 **8. 后处理（可选）**

- **表面改性**：  

  - 亲水处理（O₂等离子体）、疏水涂层（FDTS自组装膜）。  

- **生物相容性处理**：  

  - 蛋白质钝化（BSA涂层）或抗吸附处理（PEG修饰）。

 **关键工艺控制点**

1. **光刻对齐**：多层结构需套刻精度＜±1μm。  

2. **蚀刻均匀性**：湿法蚀刻需搅拌控制，干法蚀刻需等离子体参数优化。  

3. **侧壁粗糙度**：DRIE工艺中C₄F₆钝化时间影响侧壁光滑度（目标Ra＜50nm）。  

**不同材料工艺对比**

| 材料   | 适用蚀刻方法          | 典型深宽比 | 成本    |

|--------|-----------------------|------------|---------|

| 硅     | DRIE/KOH湿法          | 10:1–50:1  | 高      |

| 玻璃   | HF湿法/激光           | 1:1–5:1    | 中      |

| PDMS   | 模铸法（非蚀刻）      | -          | 低      |

| 金属   | 电解蚀刻/激光         | 1:1–3:1    | 中–高   |

**常见问题与解决**

- **侧壁倾斜**：调整湿法蚀刻浓度/温度或干法蚀刻气体比例。  

- **底切（Undercut）**：光刻胶附着力不足，改用HMDS增粘剂。  

- **颗粒污染**：加强清洗或升级洁净室等级。  

通过严格流程控制，可实现高精度、高一致性的微流道加工。对于复杂需求（如生物芯片），建议与具备MEMS工艺经验的供应商（如上海微技术工业研究院）合作。