波导传感器开窗制造技术

提供一种用于制造传感器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波导传感器开窗


[0001]本专利技术涉及一种用于制造传感器的方法
、
一种传感器以及一种便携式设备
。

技术介绍

[0002]具有波导的传感器可以用于检测气体和液体
。
为此目的，传感器可以包括具有两个波导的干涉仪
。
在波导之一上方，覆盖层被打开，从而形成传感器窗口
。
待检测的气体或液体可以放置在传感器窗口内
。
待检测分子的存在可以改变波导的折射率
。
利用干涉仪，可以观察到在具有传感器窗口的波导和没有传感器窗口的另一个波导中传播的激光之间的相移
。
以这种方式，传感器可以指示传感器窗口内待检测分子的存在
。
[0003]为了制造传感器，需要打开覆盖波导的层以形成传感器窗口
。
传感器窗口可以通过干法蚀刻
、
通过湿法蚀刻或通过两者的组合来形成
。
干法蚀刻的缺点是可能导致表面损伤和波导粗糙度增加
。
粗糙度增加会导致更高的传播损耗，从而影响传感器的性能
。
湿法蚀刻的缺点是属于各向同性蚀刻工艺并且对关键尺寸的控制较少
。
需要高的蚀刻选择性，而这是低温沉积工艺无法实现的
。
[0004]“基于
SiN
纳米光子学的低成本集成生物传感平台，用于尿液中的生物标志物检测”(D.Martens
等，
《
分析方法
》
>，
2018
，
10
，
3066
‑
3073)(“Alow
‑
cost integrated biosensing platform based on SiN nanophotonics for biomarker detection in urine”,D.Martens et al.,Analytical Methods,2018,10,3066
‑
3073)
描述了包括马赫
‑
曾德
(Mach
‑
Zehnder)
干涉仪的传感器芯片
。
通过干法蚀刻随后湿法蚀刻形成传感器窗口
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是，提供一种可高效操作的用于制造传感器的方法
。
另一个要解决的技术问题是，提供一种可高效操作的传感器
。
另一个要解决的技术问题是，提供一种可高效操作的便携式设备
。
[0006]所述技术问题通过独立权利要求的主题来解决
。
进一步的扩展方案和实施例在从属权利要求中描述
。
[0007]根据用于制造传感器的方法的至少一种实施例，该方法包括提供下熔覆层的步骤
。
下熔覆层可以布置在基底上
。
基底可以包括半导体材料
、
例如硅
。
下熔覆层可以通过低温沉积工艺
(
例如等离子体增强化学气相沉积
(PECVD)
或溅射
)
沉积在基底上
。
下熔覆层可以包括氧化物
、
例如
SiO2。
[0008]该方法还包括在下熔覆层上沉积波导层的步骤
。
波导层可以通过低温沉积工艺
、
例如
PECVD
或溅射进行沉积
。
波导层可以包括氮化硅
。
波导层可以完全覆盖下熔覆层
。
[0009]该方法还包括通过光刻技术和局部地蚀刻波导层来形成传感波导和参考波导的步骤
。
这可能意味着，光阻层沉积在波导层上
。
通过光刻技术由光阻层形成掩模
。
在下一步骤中，在未被掩模覆盖的地方蚀刻波导层
。
以这种方式，形成传感波导和参考波导
。
这意味着，掩模的形状决定了传感波导和参考波导的形状
。
传感波导和参考波导分别包括前波导
层的细长部分
。
例如，传感波导和参考波导分别具有线的形状
。
传感波导和参考波导可以具有任意形状
。
在传感波导的不同部分之间
、
参考波导的不同部分之间以及传感波导和参考波导之间可以布置空气
。
在后续步骤中，这些空间将被填充与波导层的材料不同的材料
。
以这种方式，形成传感波导和参考波导，并且提供给传感波导或参考波导的激光脉冲可以通过相应的波导传播
。
在蚀刻波导层之后，去除掩模
。
[0010]该方法还包括通过光刻技术在传感波导的至少一部分上形成光阻结构的步骤
。
光阻结构可以完全覆盖传感波导
。
还可能的是，光阻结构覆盖传感波导的至少一部分
。
光阻结构包括光刻胶
。
参考波导可以没有光阻结构
。
这意味着，光阻结构不布置在参考波导上
。
[0011]该方法还包括在光阻结构
、
传感波导
、
参考波导和下熔覆层上沉积上熔覆层的步骤
。
上熔覆层可以通过低温沉积工艺
、
例如溅射进行沉积
。
上熔覆层可以包含氧化物
、
例如
SiO2。
上熔覆层可以完全覆盖光阻结构
、
传感波导
、
参考波导以及下熔覆层
。
上熔覆层不一定与其覆盖的层直接接触
。
[0012]该方法还包括以下步骤：去除光阻结构以及沉积在光阻结构上的上熔覆层的部分，使得在传感波导的至少一部分上方形成上熔覆层内的开口
。
在开口的区域中，传感波导没有被上熔覆层覆盖
。
参考波导可以完全被上熔覆层覆盖
。
这意味着，上熔覆层中没有开口布置在参考波导上方
。
[0013]该方法还包括在开口内沉积功能化材料的步骤
。
这意味着，功能化材料沉积在传感波导的布置在开口内的部分上
。
功能化材料可以是氧化物
。
开口内的功能化材料的厚度可以小于
100nm。
优选地，开口内的功能化材料的厚度小于
20nm。
该厚度是在垂直于下熔覆层的主延伸平面的垂直方向上给出的
。
功能化材料可以包括
SiO2。
功能化材料可以利用分子进行功能化，所述分子在与待利用传感器检测的分子发生反应时改变其光学特性
。
例如，功能化材料利用肽进行功能化
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于制造传感器
(10)
的方法，所述方法包括步骤：
‑
提供下熔覆层
(11)
，
‑
在所述下熔覆层
(11)
上沉积波导层
(12)
，
‑
通过光刻技术和局部地蚀刻所述波导层
(12)
来形成传感波导
(13)
和参考波导
(14)
，
‑
通过光刻技术在所述传感波导
(13)
的至少一部分上形成光阻结构
(15)
，
‑
在所述光阻结构
(15)、
所述传感波导
(13)、
所述参考波导
(14)
和所述下熔覆层
(11)
上沉积上熔覆层
(16)
，
‑
去除所述光阻结构
(15)
以及沉积在所述光阻结构
(15)
上的上熔覆层
(16)
的部分，使得在所述传感波导
(13)
的至少一部分上方形成所述上熔覆层
(16)
内的开口
(17)
，以及
‑
在所述开口
(17)
内沉积功能化材料
(18)
，其中，
‑
通过光刻技术和局部地蚀刻所述波导层
(12)
，由所述波导层
(12)
形成至少一个辅助结构
(22)
，其中，所述开口
(17)
布置在所述辅助结构
(22)
上方
。2.
根据权利要求1所述的用于制造传感器
(10)
的方法，其中，通过剥离工艺去除所述光阻结构
(15)
以及沉积在所述光阻结构
(15)
上的上熔覆层
(16)
的部分
。3.
根据上述权利要求中任一项所述的用于制造传感器
(10)
的方法，其中，所述功能化材料
(18)
在与待检测分子接触时改变所述功能化材料的化学性质
。4.
根据上述权利要求中任一项所述的用于制造传感器
(10)
的方法，其中，所述传感波导
(13)
和所述参考波导
(14)
形成干涉仪的部分
。5.
根据上述权利要求中任一项所述的用于制造传感器
(10)
的方法，其中，所述光阻结构
(15)
包括负型光刻胶
。6.
根据上述权利要求中任一项所述的用于制造传感器
(10)
的方法，其中，所述光阻结构
(15)
在与所述下熔覆层
(11)
的主延伸平面平行的平面内的延伸，从所述光阻结构
(15)
的背离所述下熔覆层
(11)
的一侧向所述光阻结构
(15)
的面向所述下熔覆层
(11)
的一侧减小
。7.
根据上述权利要求中任一项所述的用于制造传感器
(10)
的方法，其中，所述光阻结构
(15)
由光阻层
(19)
形成，所述光阻层在围绕形成有所述光阻结构
(15)
的区域的边界区域中设置有形成在所述光阻层
...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：艾迈斯欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：