[發明專利]基于二維材料的生物化學傳感模塊的制備方法

有效

• 申請號: 202010083085.X
• 申請日: 2020-02-07
• 公開（公告）號: CN111293091B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 陸葉;包文中
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/492;G01N27/327
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種基于二維材料的生物化學傳感模塊的制備方法，所述生物化學傳感模塊包括：硅襯底上的二維材料；與二維材料連接或者不連接的金屬電極；二維材料和金屬電極周邊的封裝材料；以及硅襯底下面附著的印刷線路板；其特征在于，制備具體步驟如下：

（1）在硅襯底特定位置上通過生長或者轉移方法形成一層二維材料；通過光刻或刻蝕的方法，在硅襯底特定位置形成二維材料的溝道尺寸；

（2）在硅襯底上淀積金屬電極的粘附層以及金屬電極；這些金屬電極部分接觸、部分不接觸二維材料；

（3）在二維材料和靠近二維材料附近的金屬電極部分淀積一層保護薄膜層；

（4）在硅襯底下面粘附印刷電路板；

（5）硅襯底上的金屬電極未覆蓋保護薄膜層的部分和印刷電路板通過金屬連接線連接；

（6）在印刷電路板上保護薄膜層周圍，形成覆蓋金屬連接線的封裝材料；

（7）用刻蝕液去除二維材料上面的保護薄膜層。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二維材料為1-15原子層的材料，選自：石墨烯、MoS₂、MoSe₂、MoTe₂、WS₂、WSe₂。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二維材料采用物理氣相沉積或原子層沉積形成；或者將已生長好的二維材料晶圓，從其金屬或絕緣體襯底剝離并轉移至硅襯底，并用光刻、刻蝕工藝在硅襯底上形成二維材料的溝道尺寸。

4.根據權利要求1、2或3所述的制備方法，其特征在于，所述粘附層材料為Ti、Ni、Cr、Hf中的一種，或其中幾種的組合；所述金屬電極材料為Ag、Au或Pt。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述粘附層以及金屬電極采用光刻或者硬掩膜的方法形成，包括：在金屬前驅體層上做出電極所需圖形的掩膜；通過物理氣相沉積、電子束蒸發或者磁控濺射淀積金屬電極。

6.根據權利要求1所述的制備方法，金屬連接線為Au、Al、Cu，用焊線鍵合的工藝連接。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二維材料采用化學氣相沉積或者分子束外延方法生成。

8.根據權利要求1所述的制備方法，應該包括大于等于一個二維材料電子溝道，每個溝道被大于等于兩個金屬電極所連接。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，二維材料的表面進一步被化學功能化，粘附所需的化學生物分子。

10.根據權利要求4所述的制備方法，印刷電子板本身自帶存儲單元，記錄測量模塊的信息。