集成光波導SPR傳感器的實驗制作與工藝研究.pdf

1、在21世紀，由于人們對生活水平的不斷追求以及科學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)目前社會與科研的最新需求。在此背景下，設(shè)計，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務(wù)之急。
　　 近年來，針對應(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)計簡單，可

2、實現(xiàn)實時免標記選擇性檢測等一系列優(yōu)點，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，生物檢測，化學檢測，環(huán)境檢測等一系列領(lǐng)域之中，與傳統(tǒng)傳感器相比，具有很高的性能以及相對低廉的生產(chǎn)價格等一系列優(yōu)勢。
　　 隨著光電子學與集成光學技術(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。同時，由于傳統(tǒng)的半導體工業(yè)與現(xiàn)代集成光學的實驗室流片的試驗特性的區(qū)別，一般而言利用傳統(tǒng)的半導體工業(yè)技術(shù)加工現(xiàn)代化的集成光學器件會遇到不同的困難，如工業(yè)標準化與實驗室儀器高精度高加工要求的矛盾，將實驗室設(shè)計的集成芯片集成到傳統(tǒng)半導體工業(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)的半導體行業(yè)加工工藝技術(shù)來為最先進的集成光電子芯片設(shè)計進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。
　　 本文針對前面提到的兩個問題，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波導上，實現(xiàn)了器件的小型化與集成化，器件尺寸達微米級別。而通過與杭州士蘭集成電路有限公司的合作，針對上文所述的傳感器，利用傳統(tǒng)的半導體工藝進行加工，最大程度化地利用了傳統(tǒng)工藝的優(yōu)勢，優(yōu)化了掩膜的制作過程與工藝生產(chǎn)過程，制作出了先進的光波導SPR傳感器芯片，并取得了良好的測試結(jié)果，為未來該