[发明专利]基于一维光子晶体耦合微腔的光学生物传感器制备方法

说明书

本发明公开了一种基于一维光子晶体耦合微腔的光学生物传感器制备方法，包括以下步骤：S1、清洗SOI样品；S2、将SOI样品放置在在170～200℃温度的恒温箱中烘2～5min；S3、采用旋涂的方式在样品上涂覆光刻胶；S4、将样品放置在在170～200℃温度的恒温箱中烘10～15min；S5、对样品进行电子束曝光，曝光图形为一维光子晶体耦合微环谐振腔结构；S6、对曝光处理后的样品依次进行显影、定影操作；S7、采用ICP对样品进行刻蚀操作；S8、对样品采用Piranha溶液清洗后，使用DI水冲洗，再采用HF溶液清洗，最后用DI水冲洗。本发明的制备方法制作的光学生物传感器具有灵敏度高、探测极限小、易于集成等特性，对设备要求简单，工艺上容易实现，适合大量生产。

技术领域

本发明属于光学生物传感技术领域，特别涉及一种基于一维光子晶体耦合微腔的光学 生物传感器制备方法。

背景技术

目前得到应用的生物传感器有其探测机制而言有电化学生物传感器、光学生物传感器、 热生物传感器、半导体生物传感器、电导/阻抗生物传感器和声波生物传感器等。其中，光 学生物传感器具有无损操作模式、抗电磁干扰、高灵敏度、高速信号产生、高速读取速率 等优点，具有非常广阔的前景，受到越来越广泛的关注。

SOI光学生物传感器是本领域的研究热点，从现有的基于SOI的光学生物传感器来看， 大多采用了倏逝波探测原理，即周围媒介的折射率或浓度的改变会导致波导有效折射率的 改变，而有效折射率的改变会导致光谱的移动。用光电探测器检测光谱的移动即可得知被 测物质的浓度或折射率信息。为了得到性能优异的SOI生物传感器，制备方案变得尤为关 键。

SOI光学生物传感器的实验制备主要有湿法刻蚀和干法刻蚀两种。其中湿法刻蚀是通过 掩模板遮挡，使腐蚀溶液只对暴露在外的样品部分进行刻蚀，正是通过这种选择性刻蚀， 最终形成所需要的传感器结构。在湿法刻蚀过程中，由于被刻蚀样品和刻蚀溶液的反应受 诸多因素的影响，使得刻蚀过程不易控制，而且横向刻蚀的宽度都接近于垂直刻蚀的深度。 因此，图形刻蚀保真不理想，刻蚀图形的最小线宽难以控制。对于干法刻蚀而言，最常用 的方法为等离子体刻蚀(Plasma Etching)。相较于湿法刻蚀，这种方法刻蚀速率偏低，但是 却能对刻蚀过程达到很好的控制。此外，对于光波导的侧壁，其垂直程度会得到一定程度 的改善。

因此，如何用优异的工艺制备一种灵敏度高、探测极限小、易于集成的高性能生物传 感器成为新的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于一维光子晶体耦合微腔的光学 生物传感器制备方法，首先通过清洗去除SOI表面的附着物、氧化物和有机物并烘干，然 后采用旋涂的方式在预烘处理后的样品上涂覆光刻胶并烘干，再进行一维光子晶体耦合微 腔的电子束曝光并显定影，最后通过ICP对样品进行刻蚀并清洗，得到一种灵敏度高、探 测极限小、易于集成。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于一维光子晶体耦合微腔的光学生物 传感器制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理，清洗SOI样品；

S2、预烘，将经过预处理的SOI样品放置在在170～200℃温度的恒温箱中烘2～5min， 再冷却至室温；

S3、涂胶，采用旋涂的方式在预烘处理后的样品上涂覆光刻胶；

S4、后烘，将涂胶后的样品放置在在170～200℃温度的恒温箱中烘10～15min，再冷却 至室温；

S5、曝光，对后烘处理后的样品进行电子束曝光，曝光图形为一维光子晶体耦合微环 谐振腔结构；

S6、显影、定影，对曝光处理后的样品依次进行显影、定影操作，再用IPA溶液进行清洗；