[发明专利]一种基于倏逝波的离子浓度测试芯片

说明书

本发明公开了一种基于倏逝波的离子浓度测试芯片，包括芯片本体，所述芯片本体包括衬底、波导和包层，包层将波导包裹在衬底上，且在包层上与波导相对应的位置设置有微槽，微槽的宽度大于波导的宽度，且在微槽的内壁涂覆有待测离子物质荧光识别材料。以及制作方法，步骤1，清洗衬底；步骤2，淀积波导芯层；步骤3，高温退火；步骤4，形成掩膜层；步骤5，涂覆光刻胶；步骤6，刻蚀掩膜层；步骤7，形成波导芯层；步骤8，去除掩膜层；步骤9，淀积上包层；步骤10，上包层形成掩膜层；步骤11，涂覆光刻胶；步骤12，去除光刻胶层；步骤13，形成微槽；步骤14，去除掩膜层；步骤15，切割并磨抛。本发明灵敏度高，生物特异性强。

技术领域

本发明属于生物检测领域，具体涉及一种基于倏逝波的离子浓度测试芯片及其制作方法。

背景技术

目前传统的光纤倏逝波离子浓度测试系统实现方式主要是利用光纤作为探头和光信息传输部分，然而，使用光纤也存在一些问题：一、光纤很细，加之石英熔点又高，因此光纤连接困难，需要昂贵的专门工具。二、光纤作为探头，待测离子物质荧光识别材料不易修饰在探头上。三、光纤分散放置，集成度低。因此，用光纤组成的倏逝波离子浓度测试系统存在连接困难，生物特异性差，集成度低等缺点。

发明内容

针对上述现有技术中描述的不足，本发明提出一种基于倏逝波的离子浓度测试芯片及其制作方法，本发明利用光波在光波导中以全反射方式传输，在波导和包层交界处产生倏逝波，当传输到微槽时，该倏逝波将激发微槽表面上结合了待检测离子的荧光识别材料，使得荧光识别材料发出荧光，由光电探测器将荧光的光亮度转化为电信号，由于采集到的电信号与被测物质的浓度具有定量的关系，通过分析电信号的幅度可以得出被测物质的离子浓度，从而实现检测离子浓度的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于倏逝波的离子浓度测试芯片，包括芯片本体，所述芯片本体包括衬底、波导和包层，包层将波导包裹在衬底上，且在包层上与波导相对应的位置设置有微槽，微槽的宽度大于波导的宽度，且在微槽的内壁涂覆有待测离子物质荧光识别材料。

所述波导为M×N型波导，在波导上间隔设置有若干微槽。

所述衬底的材料为纯石英玻璃，所述波导为掺Ge的二氧化硅；所述包层的材料为掺B、P的二氧化硅。

所述波导的端面磨抛角度为0°到90°。

所述波导的入射角大于等于临界角C，所述临界角C的计算公式为：

；

其中，n₁为波导的折射率，n₂为包层的折射率。

一种基于倏逝波的离子浓度测试芯片的制作方法，步骤如下：步骤1，将石英衬底清洗干净，所述衬底为石英晶圆；

步骤2，在石英衬底上采用PECVD工艺淀积波导芯层；

步骤3，对波导芯层进行高温退火处理，其中，退火温度为900-1100℃，退火时间为3-5小时；

步骤4，在波导芯层表面形成掩膜层；

所述掩模层为采用LPCVD淀积的多晶硅掩模层或采用磁控溅射生长的金属掩模层或光刻胶掩模层。

步骤5，在掩膜层上涂覆光刻胶，利用光刻工艺将光刻板上的图形转移到光刻胶上，形成具有预设图案的光掩膜；

步骤6，利用ICP刻蚀掩膜层，以形成硬掩膜层，然后采用ICP去除掩膜层上的光刻胶层；

步骤7，采用ICP刻蚀芯层，形成具有预设结构的所述波导芯层；

步骤8，去除芯层上的掩膜层；