MEMS加工技術(shù)主要包括光刻、鍍膜、刻蝕。光刻是將掩模板上的圖形通過(guò)光刻膠轉(zhuǎn)移到基底上，主要分為紫外光刻和電子束光刻兩類。紫外光刻中，通常光刻膠涂布在需要被刻蝕的加工層上，掩模板直接壓在光刻膠上，在紫外光曝光下，透光區(qū)和不透光區(qū)的光刻膠發(fā)生相反的反應(yīng)，顯影后形成所需要的圖形。電子束光刻中無(wú)需光刻板，避免了光散射的缺點(diǎn)，能提高光刻的精度，通常在 10nm 以上，高于紫外光刻微米級(jí)的精度。鍍膜是將材料沉積在基底上，通常沉膜的方法因材料而異。在硅工藝中，硅化合物采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)或熱生長(zhǎng)。金屬薄膜在 MEMS中常用作傳感電極，采用濺射或蒸發(fā)將粘附層和工作層金屬均勻一致地沉積于基底上。叉指電極中光刻是微納加工工藝中制備圖型化表面常用的工藝。陶瓷叉指電極樣品

用于高靈敏免疫分析的微間距叉指陣列電極,如96孔U型板，用于酶或者細(xì)胞的批量檢測(cè)。微間距叉指陣列電極制備采用傳統(tǒng)的光刻顯影鍍膜方法，在清潔光刻基片（石英、陶瓷或玻璃材料）上用甩膠機(jī)上涂上一層光刻膠，然后在光刻機(jī)中將掩膜版與基片對(duì)準(zhǔn)，紫外曝光將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到基片上，顯影去掉曝光部分的光刻膠，采用真空濺射在基片上依次噴涂30nm厚的Ti層和120nm厚的Au層，用有機(jī)溶劑氯仿除去基片上的感光膠后，可制備得到微間距叉指陣列金電極。天津叉指電極研發(fā)生物叉指電極一般分為生物電檢測(cè)電極與刺激電極。

三電極體系是指工作電極、對(duì)電極和參比電極均在微電極芯片上制備。工作電極采用金電極作為基底電極,參比電極可采用絲網(wǎng)印刷或銀膜氯化的方法制備全固態(tài)微型銀/氯化銀電極，對(duì)電極則為片上鉑電極。溶液中的葡萄糖被電極表面固化的酶還原產(chǎn)生過(guò)氧化氫，對(duì)工作電極施加電壓，電離過(guò)氧化氫產(chǎn)生氫離子，促進(jìn)電流從工作電極流出。此時(shí)電流大小與電離產(chǎn)生的電子量成正相關(guān)，反應(yīng)速率決定電流大小從而得到血糖濃度。控制回路由 WE 和 RE 組成，維持施加在工作電極上的電壓恒定，且回路中不包含極化電流，不影響極化狀態(tài)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

工作電極表面產(chǎn)生的氧化還原，并在電壓的作用下進(jìn)一步電離得到游離電子，上式為葡萄糖氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程。葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫的強(qiáng)氧化力，使氫離子不會(huì)還原成氫。電流使過(guò)氧化氫解離以獲得兩個(gè)自由電子。根據(jù)測(cè)得的電荷數(shù)，可以計(jì)算出葡萄糖濃度。實(shí)際應(yīng)用中，不可避免存在微量的反應(yīng)電流會(huì)流過(guò)參比電極，改變控制回路的電壓，產(chǎn)生錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。因?yàn)檫@種現(xiàn)象的存在，必須要恒電位電路來(lái)滿足三電極穩(wěn)定工作條件的這一特性。柔性電子器件可以利用各種功能材料，通過(guò)力學(xué)與電子學(xué)的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)柔性工作環(huán)境下的器件功能。

高分子材料、單獨(dú)的Si3N4、SiO2/Si3N4/SiO2的復(fù)合層常作為鈍化層的可選材料。光刻膠和聚酷亞胺是光敏感的材料，能夠在紫外光曝光下形成掩模板所設(shè)計(jì)的圖形，以暴露金屬電極位點(diǎn)。這些材料具有較低的介電常數(shù)(低于2.7)和良好的生物相容性。相比之下，高分子材料的鈍化層厚達(dá)幾微米，容易受到化學(xué)腐蝕，清洗的時(shí)候容易碎裂，減短芯片的壽命。硅化合物采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法沉積在已經(jīng)形成電極,引線圖形的金屬層上，并采用刻蝕的方法將金屬電極位點(diǎn)暴露。SiO2/Si3N4都具有絕緣特性，其介電常數(shù)分別為7.5 和3.9。在金屬-氧化硅-硅的結(jié)構(gòu)中SiO2不能有效地阻止離子的通過(guò)，因此較少單獨(dú)用來(lái)做鈍化層。SiO2/Si3N4/ SiO2的復(fù)合層結(jié)合了 Si02的絕緣性和Si3N4阻止離子通過(guò)的特性，是鐘化層的較好的選擇。單獨(dú)的Si3N4則簡(jiǎn)化了加工的過(guò)程，但需加厚。在本實(shí)驗(yàn)工作中，采用單獨(dú)的Si3N4鈍化層，厚度為800-1000nm，能達(dá)到良好的絕緣作用。叉指電極采用微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)工藝制備，集成結(jié)構(gòu)為叉指陣列分布的工作電極和對(duì)電極。石家莊PDMS叉指電極

柔性叉指電極具有可彎折、可延展等特性，可以模仿皮膚。陶瓷叉指電極樣品

叉指電極主要是基于兩電極體系(工作電極和對(duì)電極)和三電極體系(工作電極、對(duì)電極和參比電極) 兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行研發(fā)的。三電極與兩電極結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于微電極傳感系統(tǒng)是否包含參比電極。兩電極體系隨著電極表面持續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，工作電極的電位產(chǎn)生偏移，電極上的電流始終在變化，此時(shí)就難以控制實(shí)驗(yàn)的條件，既要實(shí)現(xiàn)控制電壓又要測(cè)量電流就會(huì)使系統(tǒng)變得十分不穩(wěn)定，導(dǎo)致傳感器的性能下降。三電極體系中，工作電極是主要的研究和操作對(duì)象，通過(guò)電極表面的固化酶氧化還原產(chǎn)生電流以實(shí)現(xiàn)工作電極的極化。參比電極用來(lái)為工作電極提供基準(zhǔn)電壓，由 Ag/AgCl 制成，對(duì)電極使用惰性金屬鉑制成，這種兩種電極都不會(huì)被極性化，因此不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)中的電流。陶瓷叉指電極樣品

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