[發(fā)明專利]一種基于倏逝波的離子濃度測試芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710943245.1
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107764791B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹小杰;李毅;孫靜雯;周智鵬;張家順;安俊明;吳遠(yuǎn)大;鐘飛;常夏森
• 申請（專利權(quán)）人: 河南仕佳光子科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;謝萍

本發(fā)明公開了一種基于倏逝波的離子濃度測試芯片，包括芯片本體，所述芯片本體包括襯底、波導(dǎo)和包層，包層將波導(dǎo)包裹在襯底上，且在包層上與波導(dǎo)相對應(yīng)的位置設(shè)置有微槽，微槽的寬度大于波導(dǎo)的寬度，且在微槽的內(nèi)壁涂覆有待測離子物質(zhì)熒光識別材料。以及制作方法，步驟1，清洗襯底；步驟2，淀積波導(dǎo)芯層；步驟3，高溫退火；步驟4，形成掩膜層；步驟5，涂覆光刻膠；步驟6，刻蝕掩膜層；步驟7，形成波導(dǎo)芯層；步驟8，去除掩膜層；步驟9，淀積上包層；步驟10，上包層形成掩膜層；步驟11，涂覆光刻膠；步驟12，去除光刻膠層；步驟13，形成微槽；步驟14，去除掩膜層；步驟15，切割并磨拋。本發(fā)明靈敏度高，生物特異性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于倏逝波的離子濃度測試芯片及其制作方法。

背景技術(shù)

目前傳統(tǒng)的光纖倏逝波離子濃度測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式主要是利用光纖作為探頭和光信息傳輸部分，然而，使用光纖也存在一些問題：一、光纖很細(xì)，加之石英熔點(diǎn)又高，因此光纖連接困難，需要昂貴的專門工具。二、光纖作為探頭，待測離子物質(zhì)熒光識別材料不易修飾在探頭上。三、光纖分散放置，集成度低。因此，用光纖組成的倏逝波離子濃度測試系統(tǒng)存在連接困難，生物特異性差，集成度低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中描述的不足，本發(fā)明提出一種基于倏逝波的離子濃度測試芯片及其制作方法，本發(fā)明利用光波在光波導(dǎo)中以全反射方式傳輸，在波導(dǎo)和包層交界處產(chǎn)生倏逝波，當(dāng)傳輸?shù)轿⒉蹠r(shí)，該倏逝波將激發(fā)微槽表面上結(jié)合了待檢測離子的熒光識別材料，使得熒光識別材料發(fā)出熒光，由光電探測器將熒光的光亮度轉(zhuǎn)化為電信號，由于采集到的電信號與被測物質(zhì)的濃度具有定量的關(guān)系，通過分析電信號的幅度可以得出被測物質(zhì)的離子濃度，從而實(shí)現(xiàn)檢測離子濃度的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于倏逝波的離子濃度測試芯片，包括芯片本體，所述芯片本體包括襯底、波導(dǎo)和包層，包層將波導(dǎo)包裹在襯底上，且在包層上與波導(dǎo)相對應(yīng)的位置設(shè)置有微槽，微槽的寬度大于波導(dǎo)的寬度，且在微槽的內(nèi)壁涂覆有待測離子物質(zhì)熒光識別材料。

所述波導(dǎo)為M×N型波導(dǎo)，在波導(dǎo)上間隔設(shè)置有若干微槽。

所述襯底的材料為純石英玻璃，所述波導(dǎo)為摻Ge的二氧化硅；所述包層的材料為摻B、P的二氧化硅。

所述波導(dǎo)的端面磨拋角度為0°到90°。

所述波導(dǎo)的入射角大于等于臨界角C，所述臨界角C的計(jì)算公式為：

；

其中，n₁為波導(dǎo)的折射率，n₂為包層的折射率。

一種基于倏逝波的離子濃度測試芯片的制作方法，步驟如下：步驟1，將石英襯底清洗干凈，所述襯底為石英晶圓；

步驟2，在石英襯底上采用PECVD工藝淀積波導(dǎo)芯層；

步驟3，對波導(dǎo)芯層進(jìn)行高溫退火處理，其中，退火溫度為900-1100℃，退火時(shí)間為3-5小時(shí)；

步驟4，在波導(dǎo)芯層表面形成掩膜層；

所述掩模層為采用LPCVD淀積的多晶硅掩模層或采用磁控濺射生長的金屬掩模層或光刻膠掩模層。

步驟5，在掩膜層上涂覆光刻膠，利用光刻工藝將光刻板上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，形成具有預(yù)設(shè)圖案的光掩膜；

步驟6，利用ICP刻蝕掩膜層，以形成硬掩膜層，然后采用ICP去除掩膜層上的光刻膠層；

步驟7，采用ICP刻蝕芯層，形成具有預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的所述波導(dǎo)芯層；

步驟8，去除芯層上的掩膜層；