アプリケーション特化型製造

バイオチップ・
マイクロ流体チップ製造

株式会社ナノシステムズJPでは、ガラス・シリコン・ポリマーでの完全サービスバイオチップ・マイクロ流体チップ製造を提供します。研究グレードのPDMSプロトタイプからガラス500×600mmパネルスケール量産チップまで。

ガラス 500×600mmホウケイ酸 · 石英 シリコン DRIE 35:1PDMS ソフトリソグラフィー PC · COP · PMMANIL ナノポア <50nm LSPR Au ナノ構造Au · Pt · ITO 電極
3
基板ファミリー:ガラス · シリコン · ポリマー
500×600mm
最大ガラスパネル - 最低チップコスト
<50nm
NILナノポア & LSPRナノ構造
6
チップ封止ボンディング方式
3種類の基板ファミリー
ガラス・シリコン・ポリマー - それぞれの明確な優位性

基板が製造ルート・光学特性・化学耐性・熱安定性・コスト・アプリケーション適合性を決定します。3種類の基板ファミリーすべてを一施設で対応します。

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ガラス - 高性能マイクロ流体の基盤

ガラスは高性能マイクロ流体チップのワークホース基板です:蛍光検出向け光学透明性・DNAシーケンシングと電気泳動向け化学不活性性・電気化学チップ向けアノーディックボンディング対応。最大500×600mmパネルでチップあたりのコストを最小化。標準ガラス材料:ホウケイ酸(Eagle XG・Pyrex)・石英(200nm励起向けUV透過)・溶融石英(最高純度)。

最大500×600mmパネルホウケイ酸 · 石英 · 溶融石英HFウェットエッチング 等方性チャネルICP-RIE 垂直壁Au · Pt · ITO電極アノーディック / フュージョンボンディング
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シリコン - ガラス/ポリマーでは不可能な能力

シリコンはガラスやポリマーでは利用できない能力を提供します:DRIEが高アスペクト比チャネル・ピラー・メンブレンを作成。CMOS互換でモノリシック電子集積を実現。KrFステッパー・マスクアライナーによる1µm以下フィーチャー分解能。薄膜堆積がPt・TiN・AlNをSi基板に直接成膜。

DRIE 35:1アスペクト比KrF / マスクアライナーリソグラフィTSV CMOS集積PZT · AlN圧電血球分類 · DLDアレイガラス-Siハイブリッドチップ
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ポリマー - 最低コスト · 研究から量産へ

ポリマーチップが生体医療研究とPOC診断を席巻しているのは技術的優位性ではなくコストと速度のためです。PDMSソフトリソグラフィーが3〜5日のターンアラウンドで研究グレードの試作品を提供。量産向けには射出成形PC・COP・PMMAが同じ形状をはるかに低いコストで実現。

PDMSソフトリソグラフィーSU-8マスターモールドPC · COP · PMMA成形サーマルNIL on PMMAQuake空気圧バルブ低自家蛍光 COP
製造技術
マイクロからナノスケールのバイオチップに必要な全技術

バイオチップ製造はリソグラフィー・エッチング・薄膜成膜・レプリケーション・ボンディングを組み合わせます - しばしば同一チップ上の複数スケールで。

バイオチップの構築:基板からセンシング層まで - 4層構造の分解図

バイオチップの構築:基板からセンシング層まで - 4層構造の分解図

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フォトリソグラフィー

Eビーム(20nm)・KrFステッパー(50nm、12インチまで)・マスクアライナー(4µm、500×600mmまで)・ポリマーフィルムリソグラフィー。表裏アライメント対応。SU-8最大500µm厚。

Eビーム 20nmKrF 50nm / 12インチマスクアライナー 500×600mmSU-8 最大500µm
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ウェット・ドライエッチング

等方性丸型マイクロチャネル向けホウケイ酸・石英ガラスのHFエッチング(電気泳動チップの標準)。KOH・TMAH Siエッチング。DRIE 35:1アスペクト比。ICP-RIE ガラス(垂直壁)。ナノ流体向けRa <0.5nm。

HFガラス 等方性チャネルKOH · TMAH SiエッチングDRIE 35:1Ra <0.5nm ナノ流体
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ナノインプリント(NIL)

バイオチップ基板に統合した50nm以下のナノ構造向けUVおよびサーマルナノインプリントリソグラフィー。DNAシーケンシングナノポア。LSPRセンシング向けAuナノ構造。Si/Niマスターモールド。

UV-NIL ソフトモールドサーマルNIL PMMADNAナノポア <50nmLSPR Auナノ構造

薄膜電極

PVDスパッタリングとEビーム蒸着による生体適合性電極金属成膜:チオール生体機能化向けAu・電気化学向けPt・透明電極向けITO・容量センシング向けTiN。リフトオフ5µm以下フィーチャー。ニューラルチップ向けMEA。

Au チオール生体機能化Pt 電気化学ITO 透明電極TiN 容量センシングMEA ニューラルチップ
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PDMSソフトリソグラフィー

研究グレードマイクロ流体チップの標準ラピッドプロトタイピングルート。シリコン上のSU-8フォトリソグラフィーでマスターモールドを作成。O₂プラズマボンディング。Quake空気圧バルブ対応。3〜5日ターンアラウンド。

SU-8マスター on Siチャネル高さ 5〜500µmO₂プラズマボンディングQuake空気圧バルブ3〜5日ターンアラウンド
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射出成形・サーマルNIL

量産(数千〜数百万チップ)向けPC・COP・PMMAの射出成形でPDMS研究チップよりはるかに低いコストで同じ形状を実現。Si/Niモールドツーリング。成形時にナノフィーチャーを同時形成。

PC · COP · PMMA成形Si / NiモールドツーリングサーマルNIL on PMMA成形時ナノフィーチャー
ナノスケール生体構造
DNA・単一分子・プラズモニクス向け50nm以下構造

バイオチップアプリケーションは標準UVリソグラフィーでは見えないナノスケールフィーチャーを必要としています。NILとEビームが生体医療に不可欠なナノ精度構造を実現します。

ナノスケール能力 - ほとんどのファウンドリが止まる場所

DNAは幅2nm。タンパク質は5〜50nm。イオンチャネルは<1nm。このスケールで生物学と相互作用するバイオチップの製造は、ウェーハレベルのナノ加工能力を必要とします。

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DNAナノポア

直径5〜50nm · SiNメンブレン。NILがレジスト内の細孔形状を定義し、ドライエッチングでフリースタンディングSiNまたはSi₃N₄メンブレンに転写。均一な細孔アレイ。DNAシーケンシング対応。

5〜50nm径SiNメンブレンNIL + ドライエッチング
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LSPRナノ構造

Auピラー/ホール 50〜200nm · NIL + リフトオフ。局所表面プラズモン共鳴によるラベルフリーバイオセンシング。NILとリフトオフでパターニングされた金ナノ構造。抗体/アプタマープローブ対応。

Auピラー/ホール 50〜200nmNIL + リフトオフラベルフリーセンシング
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ナノ流体チャネル

チャネル深さ<100nm · Eビーム + DRIE。Eビームリソグラフィーが単一DNA分子伸長・エントロピー低減プレコンセントレーション向けの100nm以下コンファインメントチャネルを定義。

<100nm チャネル深さEビーム + DRIE単一DNA分子伸長
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ナノウェルアレイ

フェムトリットルウェル · ポリマー上NIL。デジタルELISA単一分子酵素アッセイ向けフェムトリットル容量ナノウェルアレイ。NILがポリマー上でウェル形状を定義。

フェムトリットルウェルポリマー上NILデジタルELISA
SEM micrograph of a DNA nanopore - 10nm scale freestanding SiN membrane nanopore, 5-50nm diameter
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DNA ナノポア
形状直径 5〜50 nm
材料自立型 SiN または Si₃N₄ 膜
用途ナノポアシーケンシングおよび分子篩のための均一ポアアレイ
SEM micrograph of LSPR nanostructures - Au pillars, holes, and crescents at 50-200nm scale patterned by NIL and lift-off, 100nm scale bar
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LSPR ナノ構造
形状50〜200 nm の Au 柱・穴・三日月形
手法NIL およびリフトオフによるパターニング
用途ラベルフリーバイオセンシング用局在型表面プラズモン共鳴。タンパク質または核酸検出のための抗体・アプタマー固定化
SEM micrograph of nanofluidic channels - sub-100nm channel depth, 500nm scale bar, defined via e-beam lithography and DRIE
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ナノ流体チャンネル
形状深さ 100 nm 以下のチャンネル
手法電子ビームリソグラフィおよび DRIE により定義
用途1分子 DNA 伸展・エントロピー低減マッピング・ナノコールターカウンターのための閉じ込めチャンネル
SEM micrograph of nanowell array - femtolitre-volume uniform wells in PMMA or COP, millions of wells per chip patterned by NIL
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ナノウェルアレイ
形状PMMA または COP に定義されたフェムトリットル容量
手法ポリマー上の NIL
用途デジタル ELISA 単一分子酵素アッセイ。量産コストでチップあたり数百万ウェルを実現
チップ封止・ボンディング
6種類の封止ボンディング方式 - 基板の組み合わせに合わせて選択

ボンディングがマイクロ流体チャネルを封止し、チップ収率を最も左右するステップです。誤ったボンディング方式はチャネル変形・化学汚染・封止失敗を引き起こします。

PDMS ↔ ガラス

両面O₂プラズマ活性化後コンタクトボンディング。ラボオンチップ研究の業界標準。光学的透明。

O₂プラズマ光学的透明研究標準

PDMS ↔ PDMS

多層マイクロ流体チップ向け2つのPDMS層のプラズマボンディング。Quake空気圧バルブ制御チャネルを実現。

O₂プラズマ多層Quakeバルブ

PDMS ↔ SUS / 金属

堅牢で再利用可能なマイクロ流体フィクスチャー向けステンレス鋼またはアルミニウムバッキングへのPDMSボンディング。

接着層堅牢再利用可能

ガラス ↔ シリコン(アノーディック)

静電場下250〜450°Cでのアノーディックボンディング。中間層なしで真の気密ガラス-Si封止を実現。オートクレーブ互換。

250〜450°C真の気密オートクレーブ対応

ガラス ↔ ガラス(フュージョン)

最もクリーンな光学的透明チップ向けガラス-ガラス直接フュージョンボンディング。プラズマ活性化。接着剤なし。UV透過。

プラズマ活性化接着剤なしUV透過

PC / COP / PMMA サーマル

ガラス転移温度わずかに上での熱プレスによる硬質熱可塑性チップのサーマルボンディング。接着剤なし。射出成形対応。

サーマルプレス接着剤なし射出成形対応
基板比較
ガラス・シリコン・ポリマー - 主要パラメータ並列比較
パラメータガラスシリコンポリマー(PDMS/PC/COP)
最大基板サイズ500×600mmパネル最大12インチ(300mm)PDMS:キャスト;モールド:最大12インチ
チャネルパターニングHFウェットエッチング · ICP-RIE · レーザーDRIE(35:1)· KOH · TMAHソフトリソグラフィー(PDMS)· 射出成形 · NIL
最小フィーチャーサイズ~2µm(ICP-RIE)~0.5µm(DRIE)~5µm(モールド);<100nm(NIL)
光学透明性優秀(UV〜NIR)不透明(IR のみ)PDMS:優秀;COP:非常に良好
化学耐性優秀、ほぼ全有機溶剤に不活性優秀(酸化膜パッシベーション)PDMS:有機溶剤で膨潤;COP:良好
生体適合性優秀、ISO 10993良好(酸化膜表面)PDMS:優秀;グレードPIポリイミド:ISO 10993
熱安定性最大600°C(石英)最大1000°CPDMS:200°C;PI:400°C
電極統合Au · Pt · ITO、直接成膜Au · Pt · TiN、標準CMOS限定的、低温金属のみ
CMOS統合ハイブリッドチップのTSV経由ネイティブ、同一ウェーハ-
ボンディング方式アノーディック · フュージョン · 接着剤アノーディック(ガラスへ)· フュージョンO₂プラズマ(PDMS)· サーマル(PC/COP)
コスト(チップあたり)中程度、500×600mmスケールで低中〜高最低(PDMS研究;モールド:非常に低い)
試作ターンアラウンド1〜3週間2〜4週間PDMS:3〜5日;モールド:4〜8週間
応用分野
ライフサイエンス・診断・生体医療デバイス
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DNAシーケンシング フローセル

ナノポアシーケンシングと光学シーケンシング向けNIL定義ナノポアアレイと精密マイクロチャネルを持つガラスフローセル。ガラスフュージョンボンド · NILナノポア · 500×600mm · UV透過。

ガラスフュージョンボンドNILナノポア500×600mm · UV透過
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POC診断 · ラテラルフロー

ラテラルフローアッセイ・RT-PCR・イムノアッセイ・CRISPRベース診断向けCOP射出成形チップ。COPの低自家蛍光で検出感度最大化。COP射出成形 · LFA · RT-PCR · CRISPR対応。

COP 射出成形低自家蛍光LFA · RT-PCR · CRISPR
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オルガンオンチップ(OOC)

組織エンジニアリングと臓器模倣(肺・腸・血液脳関門)向けQuake空気圧バルブ・蠕動ポンプ・機械的伸張メンブレンを持つ多層PDMSチップ。PDMS多層 · Quakeバルブ · OOC / MPS。

PDMS多層Quakeバルブ · 空気圧伸張OOC / MPS
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LSPRラベルフリーバイオセンサー

NILとリフトオフによるガラス基板上の金ナノ構造アレイ(ナノピラー・ナノホール・ナノスリット)。表面プラズモン共鳴シフトが抗体/アプタマープローブによる標的結合を検出。

NIL + Au リフトオフLSPR · ラベルフリー抗体/アプタマープローブ
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血球分類・DEPトラッピング

サイズベース血球分類向けSiリコンDRIEマイクロピラーアレイ(決定論的横方向変位)。ITPまたはPt電極によるDEP(誘電泳動)トラッピング。液体生検対応。

DRIEマイクロピラー · DLDDEP電極 · ITO/Pt液体生検
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ニューラル記録チップ(MEA)

神経信号記録と刺激向けガラスまたはSi基板上Ptまたは TiN電極の多電極アレイ(MEA)。SU-8パッシベーション · DRIE · ポリイミドRDL対応。BCIアプリケーション向け。

Pt / TiN MEASU-8パッシベーションDRIE · PI RDL · BCI
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単一分子解析

DNA伸長と単一分子蛍光マッピング向けEビームパターンナノ流体チャネル(<100nm深さ)。Auフィルム内ZMW(ゼロモード導波路)。ナノウェルアレイ・デジタルELISA対応。

Eビーム <100nm チャネルZMW · Au フィルムナノウェルアレイ · デジタルELISA
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薬物送達・マイクロカプセル化

単分散エマルション生成・マイクロカプセル化・薬物搭載ナノ粒子向けPDMSおよびガラスの液滴マイクロ流体チップ。T字路・フォーカシング型 · CV <2%対応。

PDMS / ガラス液滴マイクロ流体T字路 · フォーカシング · CV <2%
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細胞培養・パーフュージョン

500×600mmガラスパネルで処理された大型フォーマットガラスマルチウェルプレートとフロースルー細胞培養チャンバー。Au/ITO TEER電極。SU-8 3Dスキャフォールド対応。

500×600mm ガラスマルチウェルプレートAu/ITO TEER · SU-8 3Dスキャフォールド
なぜ株式会社ナノシステムズJPか
当社のバイオチップ能力が異なる理由
01

500×600mmガラス - 最低チップコスト

4〜6インチウェーハより大幅に多いチップを1ランで処理するため、4または6インチウェーハより単位面積あたりのコストが大幅に低くなります。DNAシーケンシングフローセルのスケールアップ向け。

02

ナノからマイクロ、一施設

50nm以下のNILナノポアをマイクロ流体チップに統合。基板を別のナノ加工施設に転送することなく実現。ナノから機能的デバイスまで一貫して管理。

03

3種類の基板ファミリーすべて

光学バイオチップ向けガラス・Bio-MEMSとCMOS集積向けシリコン・ソフトリソグラフィー試作向けPDMS・量産向けCOP/PC。材料の妥協なし。

04

PDMSから量産へ、同一設計

PDMSで試作(3〜5日ターンアラウンド)後、同じチャネル設計で射出成形COPまたはPCへ移行。設計を最初からやり直す必要はありません。

05

全ボンディング方式

PDMS-ガラスとPDMS-PDMSのO₂プラズマ、ガラス-Si気密アノーディック、ガラス-ガラスUV透過フュージョン、PC/COPサーマル。単一施設で基板の組み合わせに合わせて選択。

06

NDA対応可

バイオチップ設計(チャネルレイアウト・電極形状・表面化学プロトコル・アッセイ設計)は知的財産です。設計データ共有前にNDAで保護できます。最初のお問い合わせはNDA不要。

関連サービス:AuSnバンプサービス
レーザー光源や光検出器のフリップチップ組立が必要なフォトニクスバイオチップ向けに、当社のAuSnバンプサービスがウェーハレベルのAuSnバンピングを提供します。

AuSnバンプサービス → プライバシーポリシー 利用規約

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基板タイプ・チャネル寸法・ボンディング要件・生産数量をお知らせください。エンジニアが1営業日以内にご返信いたします。

sales@nanosystemsjp.co.jp · +81-3-5288-5569 · NDA対応可

テクニカルAI — ナノシステムズJP
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Services & Industries
⚙️ Capabilities Overview
Substrates
🔷 Substrate & WafersSi, SiC, GaN, glass, sapphire 🔬 Fused Silica WafersQuartz · borosilicate · low CTE 🟣 PI Film & SUS Sensor FabRoll-to-roll · sensor patterning
Front-End
🎭 Mask FabricationGDS to chrome mask, DRC 📷 PhotolithographyE-beam 20 nm to 500×600 mm 🔬 NanoimprintingUV & thermal NIL 🫧 Thin Film DepositionPVD, CVD, ALD, MBE ⬆️ LiftoffMetal pattern · shadow mask ⚡ ElectroplatingCu TSV fill, DPC, LIGA 🌊 EtchingICP-RIE, DRIE >50:1 🔥 AnnealingN₂ / H₂ / vacuum / RTA ⚛️ Ion ImplantationB / P / As / Al / N implant 🔄 CMP & GrindingCu CMP, 50 µm thinning 💎 DicingBlade, stealth laser 🧪 Wafer CleaningRCA, plasma, megasonic
Advanced Packaging
🔗 Wafer BondingHybrid, eutectic, fusion 📌 TSV FabricationHigh AR, void-free Cu fill 👁️ TSV RevealBackgrind → etch → CMP 🪟 TGV FabricationThrough-glass via 🔀 RDL FabricationBCB / PBO / PI + damascene 📦 Packaging & AssemblyWire bond, flip-chip 📚 3D / 2.5D PackagingTSV + RDL + UBM + C4 🥇 AuSn BumpPVD lift-off, fluxless 🧬 Biochip & MicrofluidicsGlass 500×600 mm, NIL 🔆 SiPho PackagingTSV · RDL · UBM · C4 for PIC
Industries
🤖 AI & HPC PackagingCoWoS-style, 2.5D / 3D 💡 Silicon PhotonicsSOI · AuSn · TSV interposer 🚗 AutomotiveMEMS sensors, SiC power 🧬 Life SciencesLab-on-chip, biosensors 🔭 All Industries → Request a Quote →