[發(fā)明專利]基于一維光子晶體耦合微腔的光學(xué)生物傳感器制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710873280.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN108288580B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王卓然;袁國(guó)慧;彭芳草;管磊;彭真明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/027
• 分類號(hào): H01L21/027;G03F7/20;G03F7/38;G03F7/40
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

本發(fā)明公開了一種基于一維光子晶體耦合微腔的光學(xué)生物傳感器制備方法，包括以下步驟：S1、清洗SOI樣品；S2、將SOI樣品放置在在170～200℃溫度的恒溫箱中烘2～5min；S3、采用旋涂的方式在樣品上涂覆光刻膠；S4、將樣品放置在在170～200℃溫度的恒溫箱中烘10～15min；S5、對(duì)樣品進(jìn)行電子束曝光，曝光圖形為一維光子晶體耦合微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)；S6、對(duì)曝光處理后的樣品依次進(jìn)行顯影、定影操作；S7、采用ICP對(duì)樣品進(jìn)行刻蝕操作；S8、對(duì)樣品采用Piranha溶液清洗后，使用DI水沖洗，再采用HF溶液清洗，最后用DI水沖洗。本發(fā)明的制備方法制作的光學(xué)生物傳感器具有靈敏度高、探測(cè)極限小、易于集成等特性，對(duì)設(shè)備要求簡(jiǎn)單，工藝上容易實(shí)現(xiàn)，適合大量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)生物傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于一維光子晶體耦合微腔的光學(xué) 生物傳感器制備方法。

背景技術(shù)

目前得到應(yīng)用的生物傳感器有其探測(cè)機(jī)制而言有電化學(xué)生物傳感器、光學(xué)生物傳感器、 熱生物傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器、電導(dǎo)/阻抗生物傳感器和聲波生物傳感器等。其中，光 學(xué)生物傳感器具有無損操作模式、抗電磁干擾、高靈敏度、高速信號(hào)產(chǎn)生、高速讀取速率 等優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣闊的前景，受到越來越廣泛的關(guān)注。

SOI光學(xué)生物傳感器是本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，從現(xiàn)有的基于SOI的光學(xué)生物傳感器來看， 大多采用了倏逝波探測(cè)原理，即周圍媒介的折射率或濃度的改變會(huì)導(dǎo)致波導(dǎo)有效折射率的 改變，而有效折射率的改變會(huì)導(dǎo)致光譜的移動(dòng)。用光電探測(cè)器檢測(cè)光譜的移動(dòng)即可得知被 測(cè)物質(zhì)的濃度或折射率信息。為了得到性能優(yōu)異的SOI生物傳感器，制備方案變得尤為關(guān) 鍵。

SOI光學(xué)生物傳感器的實(shí)驗(yàn)制備主要有濕法刻蝕和干法刻蝕兩種。其中濕法刻蝕是通過 掩模板遮擋，使腐蝕溶液只對(duì)暴露在外的樣品部分進(jìn)行刻蝕，正是通過這種選擇性刻蝕， 最終形成所需要的傳感器結(jié)構(gòu)。在濕法刻蝕過程中，由于被刻蝕樣品和刻蝕溶液的反應(yīng)受 諸多因素的影響，使得刻蝕過程不易控制，而且橫向刻蝕的寬度都接近于垂直刻蝕的深度。 因此，圖形刻蝕保真不理想，刻蝕圖形的最小線寬難以控制。對(duì)于干法刻蝕而言，最常用 的方法為等離子體刻蝕(Plasma Etching)。相較于濕法刻蝕，這種方法刻蝕速率偏低，但是 卻能對(duì)刻蝕過程達(dá)到很好的控制。此外，對(duì)于光波導(dǎo)的側(cè)壁，其垂直程度會(huì)得到一定程度 的改善。

因此，如何用優(yōu)異的工藝制備一種靈敏度高、探測(cè)極限小、易于集成的高性能生物傳 感器成為新的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于一維光子晶體耦合微腔的光學(xué) 生物傳感器制備方法，首先通過清洗去除SOI表面的附著物、氧化物和有機(jī)物并烘干，然 后采用旋涂的方式在預(yù)烘處理后的樣品上涂覆光刻膠并烘干，再進(jìn)行一維光子晶體耦合微 腔的電子束曝光并顯定影，最后通過ICP對(duì)樣品進(jìn)行刻蝕并清洗，得到一種靈敏度高、探 測(cè)極限小、易于集成。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：基于一維光子晶體耦合微腔的光學(xué)生物 傳感器制備方法，包括以下步驟：

S1、預(yù)處理，清洗SOI樣品；

S2、預(yù)烘，將經(jīng)過預(yù)處理的SOI樣品放置在在170～200℃溫度的恒溫箱中烘2～5min， 再冷卻至室溫；

S3、涂膠，采用旋涂的方式在預(yù)烘處理后的樣品上涂覆光刻膠；

S4、后烘，將涂膠后的樣品放置在在170～200℃溫度的恒溫箱中烘10～15min，再冷卻 至室溫；

S5、曝光，對(duì)后烘處理后的樣品進(jìn)行電子束曝光，曝光圖形為一維光子晶體耦合微環(huán) 諧振腔結(jié)構(gòu)；

S6、顯影、定影，對(duì)曝光處理后的樣品依次進(jìn)行顯影、定影操作，再用IPA溶液進(jìn)行清洗；