[发明专利]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

权利要求书

1.一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。

2.根据权利要求1所述的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，步骤1中所述衬底为硅片，或者为含氧化硅中间层和单晶硅器件层的绝缘体上硅SOI片。

3.根据权利要求1所述的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，步骤2中所述在1000℃下对衬底进行热氧化，形成氧化硅薄膜，不仅起到对硅片保护的作用，同时可以起到使注入离子散射的效果。

4.根据权利要求1所述的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，步骤2中所述离子注入形成敏感压阻结构采用反型注入方式形成P-N结与顶层硅绝缘，即对N型硅片注入P型杂质，对P型硅片注入N型杂质，并在压阻敏感结构及电学传输线与顶层硅之间刻蚀出绝缘沟道，实现电学绝缘。

5.根据权利要求1所述的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，步骤2中所述离子注入图形的晶向选择要保证实现最大压阻系数，注入P型杂质时压阻图形沿硅基片(110)晶向注入，注入N型杂质时压阻图形沿硅基片(100)晶向注入。

6.根据权利要求1所述的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，步骤2中所述离子注入形成的敏感压阻结构，是采用图形化工艺制作的，该敏感压阻结构是U型或蛇型结构，能够提高对电流的束缚能力。

7.根据权利要求1所述的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，步骤3中所述在衬底正面制作形成微柱阵列生化反应区及储液槽，为了增大反应面积，制作微型结构，该微型结构为微柱或微沟道。

8.根据权利要求1所述的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，步骤3中所述微柱阵列生化反应区为梁前端的微阵列结构。

9.根据权利要求1所述的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，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。

10.根据权利要求1所述的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，步骤9中所述聚合物封装盖片上制作集成生化进/出样口以及生化反应腔。