一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法。其利用微加工技术在SOI硅片衬底上制备柔性振动压电隔膜，其中SOI硅片的Device层作为隔膜的支撑层，压电薄膜作为隔膜振动的驱动层，上下电极分别位于压电层上下表面。本发明的传感器从原理和结构设计上，巧妙地避免了成本高、效果差的压电层图形化工艺，同时，参比单元的存在极大的提高了传感器的检测精度。另外，相比于QCM生物传感器，本发明所述的传感器更为灵敏，用于液相原位检测时品质因数高，而且便于微小化和批量化制造；相比于柔性振动悬臂梁式传感器，本发明所述的传感器结构牢固，用于液相原位检测时品质因数高。

主权项

一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器，其特征在于，包括SOI硅片，其中在SOI硅片的Device层(12)表面依次设有底电极粘附层(13)、压电层(14)；在所述压电层(14)上设置有两个相邻的柔性振动压电隔膜：隔膜一和隔膜二；所述柔性振动压电隔膜的上下电极分别设置于压电层(14)的上下表面；在所述SOI硅片的Handle层(10)表面附有一层氮化硅薄膜层(9)，其中SOI硅片的Handle层(10)和氮化硅薄膜层(9)在对应于所述隔膜一和隔膜二位置开设有硅杯(8)；所述隔膜一作为探测单元，在隔膜一上电极(6)上设置有生物探针分子(7)；所述隔膜二作为参比单元；所述柔性振动压电隔膜的上电极通过上电极引线连接有上电极焊盘，施加交流激励电压，以自然形成串联隔膜结构，并因压电效应而在两个隔膜中激起柔性振动；所述压电层(14)为采用溶胶凝胶法、磁控溅射或者脉冲激光沉积工艺制备的锆钛酸铅薄膜、钛酸锶钡薄膜或钛酸铋钠薄膜；所述柔性振动压电隔膜的下电极是粘附在底电极粘附层(13)上的白金、铝或镍金属薄膜；参比单元上电极引线(2)为参比单元的上电极焊盘(3)与压电层(14)之间有用作隔膜上电极引线和焊盘隔离层的氮化硅薄膜(15)；柔性振动压电隔膜的形状是正方形或者圆形。