基于谐振式微悬臂梁结构的高灵敏生化传感器的制作方法

摘要

本发明公开了一种基于谐振式微悬臂梁结构的高灵敏生化传感器的制作方法，生化传感器以悬臂梁为结构单元，采用微纳加工工艺在硅基片上制作，即在硅片上通过光刻、干法刻蚀工艺制作悬臂梁及其附属结构，通过离子注入、电子束蒸发工艺制作出电学感应元件，从而使器件具有对探测信号自检测的功能。封装盖片通过设计模具，采用聚合物固化脱模键合工艺制作而成。本发明大大提高了器件的制作精度和成品率，可用于器件的大规模制作，有效降低了生产成本。此外，本发明还可应用于其它结构的MEMS器件的制作，如双端固支梁结构、叉指式加速度计及其它电容、电阻式传感器。

主权项

一种基于谐振式微悬臂梁结构的高灵敏生化传感器的制作方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：对衬底进行清洗；步骤2：在1000℃下对衬底进行热氧化，并光刻形成离子注入的掩模，分别以E+14/cm²的量级和E+15/cm²的量级向衬底中注入B离子形成敏感压阻结构和电学传输线结构；步骤3：对衬底进行光刻和干法刻蚀工艺，依次刻蚀表面热氧化层和部分顶层硅，在衬底正面制作形成微柱阵列生化反应区及储液槽；步骤4：对衬底进行正面光刻，并采用干法刻蚀工艺依次刻蚀表面热氧化层及顶层硅，制作形成悬臂梁结构图形，所述的微柱阵列生化反应区位于悬臂梁前端区域；步骤5：对衬底进行光刻并刻蚀出金属连接孔，然后采用蒸发剥离工艺，在衬底电学传输线表面制作一层Cr/Au/Al作为电极，形成欧姆接触；步骤6：采用等离子体增强化学气相淀积在衬底正面和背面分别淀积一层氧化硅，作为正面同性刻蚀的掩模和背面深刻蚀的掩模，并通过光刻、干法刻蚀工艺制作硅刻蚀掩模；步骤7：利用制备的氧化硅掩模分别采用DRIE进行背面深刻蚀和正面同性刻蚀，得到悬臂梁振动背腔及释放悬臂梁结构；步骤8：采用HF去除二氧化硅，释放得到悬臂梁结构生化传感器；步骤9：采用聚合物固化脱模键合工艺制作聚合物封装盖片；步骤10：将制备的悬臂梁结构生化传感器插入所述聚合物封装盖片中，完成悬臂梁生化传感器的制作；其中，步骤7中所述利用制备的氧化硅掩模分别采用DRIE进行背面深刻蚀和正面同性刻蚀，得到悬臂梁振动背腔及释放悬臂梁结构，是采用双面对准光刻来制作掩模图形，在衬底背面采用DRIE刻蚀衬底到预定深度，然后在衬底背面生长一层Al薄膜，作为正面同性刻蚀的截止层，并同时起到导热作用，以保证晶片在刻蚀过程中能够被有效冷却。