韩国科学技术研究院：高密度多截面形状平面外微针阵列的制造

II 各向同性蚀刻产生微针结构

连续的各向同性蚀刻导致微针更短，从而降低了它们的纵横比。增加微孔的直径可以提高纵横比，但会使间距变大，从而降低微针阵列的密度。为了实现微针的高纵横比和高密度，我们设计了一种哑铃形微孔光掩模图案。

在神经工程应用中，不同高度(或长度)的平面外微针整体结合起来一直是个挑战。为了覆盖3D神经组织(如皮层、视网膜和神经纤维)中的可变穿透深度，有必要以精确设计的方式将不同高度的微针集成在一起。

V 可降解性能高密度和完全隔离的微针阵列

图6. 使用哑铃井模式的高密度微针阵列。

图7. 使用绝缘体上硅(SOI)晶圆完全隔离微针的制造工艺流程。

VI 插入力分析

VII 可降解性能高密度和完全隔离的微针的不同横截面形状

图10. 通过各种光掩模设计制造具有不同横截面形状的微针。

VIII 通过传递模塑制造丝绸微针全隔离的微针

本文作者通过使用单个光刻和两个后续DRIE工艺来制备具有各种横截面形状和不规则高度分布的硅微针阵列。光刻后的第一个高度各向异性的 DRIE 步骤在硅晶片中创建了微孔作为阵列。在第二个DRIE步骤中，随后进行更多的各向同性蚀刻分离和锐化微针。通过优化制造工艺可以进一步提高密度和纵横比。此外，微针的最终横截面形状由第一次DRIE中要蚀刻的区域的形状和分布控制，并且可以通过简单地修改光掩模设计来进一步改变。通过使用琼脂糖凝胶和小鼠大脑对微针进行插入测试，制造的微针阵列每根微针仅需172 µN 即可穿透小鼠大脑。总而言之，我们的新制造方法可以促进用于各种应用的微针阵列的制造，包括药物输送、神经生理学/神经修复研究等。使用成熟的半导体制造工艺有望在大面积上制造微针。