集成光波導(dǎo)SPR傳感器的實(shí)驗(yàn)制作與工藝研究.pdf

1、在21世紀(jì)，由于人們對(duì)生活水平的不斷追求以及科學(xué)研究的需求的不斷提高，使得目前傳統(tǒng)的常規(guī)傳感器以及集成探測(cè)器的靈敏度在某些特定的應(yīng)用環(huán)境之中并不能夠再很好地適應(yīng)目前社會(huì)與科研的最新需求。在此背景下，設(shè)計(jì)，開發(fā)和研究更高要求，更小型化，更加集成與便攜的傳感器便成為了當(dāng)務(wù)之急。
　　 近年來，針對(duì)應(yīng)用表面等離子體共振(Surface Plasama Resonance，SPR)現(xiàn)象而開發(fā)出的一系列傳感器，由于其靈敏度高，設(shè)計(jì)簡單，可

2、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)免標(biāo)記選擇性檢測(cè)等一系列優(yōu)點(diǎn)，受到了開發(fā)者的重視，目前SPR傳感器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)，生物檢測(cè)，化學(xué)檢測(cè)，環(huán)境檢測(cè)等一系列領(lǐng)域之中，與傳統(tǒng)傳感器相比，具有很高的性能以及相對(duì)低廉的生產(chǎn)價(jià)格等一系列優(yōu)勢(shì)。
　　 隨著光電子學(xué)與集成光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前的傳感器也更加向著集成化，小型化甚至微型化的方向發(fā)展，但目前大多數(shù)的SPR傳感器結(jié)構(gòu)都基于傳統(tǒng)的棱鏡結(jié)構(gòu)，大部分需要由極為復(fù)雜的元器件組成，體積偏大，因此，在一塊普通

3、的硅片或SOI片上集成傳統(tǒng)的SPR傳感器是一種必然而不可替代的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，由于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工業(yè)與現(xiàn)代集成光學(xué)的實(shí)驗(yàn)室流片的試驗(yàn)特性的區(qū)別，一般而言利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工業(yè)技術(shù)加工現(xiàn)代化的集成光學(xué)器件會(huì)遇到不同的困難，如工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與實(shí)驗(yàn)室儀器高精度高加工要求的矛盾，將實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的集成芯片集成到傳統(tǒng)半導(dǎo)體工業(yè)中送行大規(guī)模生產(chǎn)的矛盾等一系列問題。因此，如何結(jié)合傳統(tǒng)的半導(dǎo)體行業(yè)加工工藝技術(shù)來為最先進(jìn)的集成光電子芯片設(shè)計(jì)進(jìn)行加工與制作成為了光電子

4、產(chǎn)業(yè)亟需解決的另一難題。
　　 本文針對(duì)前面提到的兩個(gè)問題，提出了一種新型的SPR傳感器結(jié)構(gòu)，利用解理端面作為鏡面，將傳統(tǒng)的棱鏡結(jié)構(gòu)移植到SOI波導(dǎo)上，實(shí)現(xiàn)了器件的小型化與集成化，器件尺寸達(dá)微米級(jí)別。而通過與杭州士蘭集成電路有限公司的合作，針對(duì)上文所述的傳感器，利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝進(jìn)行加工，最大程度化地利用了傳統(tǒng)工藝的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化了掩膜的制作過程與工藝生產(chǎn)過程，制作出了先進(jìn)的光波導(dǎo)SPR傳感器芯片，并取得了良好的測(cè)試結(jié)果，為未來該