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用環(huán)境之中并不能夠再很好地適應目前社會與科研的最新需求。在此背景下，設計，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之急。
　　 近年來，針對應用表面等離子體共振(Surface Plasama Resonance，SPR)現象而開發(fā)出的一系列傳感器，由于其靈敏度高，設計簡單，可

2、實現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傳感器已經被廣泛地應用在生物醫(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價格等一系列優(yōu)勢。
　　 隨著光電子學與集成光學技術的不斷發(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，但目前大多數的SPR傳感器結構都基于傳統(tǒng)的棱鏡結構，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)技術加工現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)模生產的矛盾等一系列問題。因此，如何結合傳統(tǒng)的半導體行業(yè)加工工藝技術來為最先進的集成光電子芯片設計進行加工與制作成為了光電子

4、產業(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傳感器結構，利用解理端面作為鏡面，將傳統(tǒng)的棱鏡結構移植到SOI波導上，實現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果，為未來該