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专利名称：一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法
一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法技术领域
本发明属于生物传感器技术领域，涉及一种生物传感器，尤其是一种应用于生物检测的串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法。
背景技术：
生物传感器是利用一定的生物或化学的固定技术，将生物识别元件(酶、抗体、抗原、蛋白、核酸、受体、细胞、微生物、动植物组织等)固定在换能器上，当待测物与生物识别元件发生特异性反应后，通过换能器将所产生的反应结果(形成复合物或产生声、光、电、热等)转变为可以输出、检测的电信号和光信号等，以此对待测物质进行定性和定量分析，从而达到检测分析目的。压电生物传感器是近年来发展起来的一种新型生物传感器，这类传感器不需要任何标记，并具有仪器简单、操作方便，响应灵敏、选择性好、便于自动化等优点。早期的压电生物传感器主要是利用压电石英谐振器对质量的敏感性，通过监测谐振器经免疫反应后，因表面质量改变而导致的谐振频率变化来检测待测物，这里使用的压电体为石英单晶。然而随着系统向微小化发展，本领域技术人员迫切希望能使用薄膜形态的压电体，因此，转而研究由其它可以成膜压电材料制成的压电传感器，是本领域技术人员所期望的。
本发明将介绍一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法。该传感器的制备采用了微加工技术和压电薄膜制备技术，同时从原理和结构设计上巧妙地避免了成本高、效果差的压电薄膜图形化工艺。该传感器的另一个优点是提供了原生的参照单元，使测量结果更为准确可靠。发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法，该传感器的制备采用微加工技术和压电薄膜制备技术，同时能够从原理和结构设计上巧妙地避免成本高、效果差的压电薄膜图形化工艺；并且，该传感器能够提供原生的参照单元，使测量结果更为准确可靠。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的
这种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器，包括SOI硅片，其中在SOI硅片的 Device层表面依次设有底电极粘附层、压电层；在所述压电层上设置有两个相邻的柔性振动压电隔膜隔膜一和隔膜二 ；所述柔性振动压电隔膜的上下电极分别设置于压电层的上下表面；在所述SOI娃片的Handle层表面附有一层氮化娃薄膜层,其中SOI娃片的Handle 层和氮化硅薄膜层在对应于所述隔膜一和隔膜二位置开设有硅杯；所述隔膜一作为探测单元，在隔膜一上电极上设置有生物探针分子；所述隔膜二作为参比单元。
进一步的，上述柔性振动压电隔膜均为正方形。所述柔性振动压电隔膜均为圆形。 所述柔性振动压电隔膜的上电极通过上电极引线连接有上电极焊盘。所述压电层为采用溶胶凝胶法、磁控溅射或者脉冲激光沉积工艺制备的锆钛酸铅薄膜、钛酸锶钡薄膜或钛酸铋钠薄膜。所述柔性振动压电隔膜的下电极是粘附在底电极粘附层(13)上的白金、铝或镍金属薄膜。
本发明还提出一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器的制备方法，包括以下步骤
I)取SOI硅衬底，规定其Device层的一侧为正面，在Handle层的一侧为反面；
2)在SOI硅衬底的正面，采用射频磁控溅射法沉积二氧化钛薄膜作为底电极粘附层，再底电极粘附层上沉积金属薄膜作为柔性振动压电隔膜的下电极；底电极粘附层和柔性振动压电隔膜的下电极均是在射频磁控溅射仪中沉积所得；
3)在SOI硅衬底的正面，于所述柔性振动压电隔膜的下电极上沉积压电薄膜作为压电层，沉积压电薄膜的厚度为O. Γ Ομπι；
4)采用LPCVD法在正面沉积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为8(T200nm ；
5)在正面，利用光刻和干法刻蚀工艺对氮化硅薄膜进行图形化，暴露出执行柔性振动隔膜的压电层；
6)在正面，利用光刻和射频磁控溅射并结合剥离工艺制备Ti/Au上电极及其引线与焊盘；其中与压电层相接触的Ti/Au为上电极，将上电极连接至旁边的氮化硅薄膜上，并便于键合引线的Ti/Au称为引线及焊盘；其中Ti层厚度为l(T20nm，Au层厚度为 100 500nm ；
7)在反面，采用LPCVD法沉积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为8(T200nm ；
8)在反面，利用光刻和干法刻蚀工艺对氮化硅薄膜进行图形化，暴露出与上电极相对应的Handle层娃腐蚀窗口 ；
9)在反面，利用硅各向异性湿法腐蚀或干法腐蚀工艺去除Handle层硅腐蚀窗口区域的硅，形成硅杯，释放执行柔性振动隔膜；腐蚀液为氢氧化钾溶液或四甲基氢氧化铵溶液；腐蚀停止层为SOI衬底Device层和Handle层之间的埋层SiO2 ；
10)在正面，利用干法腐蚀去除表面氮化硅薄膜；
11)两个相邻的隔膜构成一个串联柔性振动压电隔膜式生物传感器；
12)对生物传感器隔膜区域的压电层进行极化；然后对串联隔膜中的一个隔膜的表面进行功能化，作为探测单元；串联隔膜中的另一个隔膜作为参比单元。
进一步，上述步骤I)中，所述SOI硅衬底的Device层厚度为O. 5 10 μ m，取向为 (100)或(110)或(111);S0I硅衬底的埋层SiO2厚度为O. Γ μ ；S0I硅衬底的Handle层厚度为20(Γ900μπι，取向为(100)。
进一步，上述步骤2)中，作为底电极粘附层的二氧化钛薄膜的厚度为l(T20nm;柔性振动压电隔膜的下电极金属薄膜厚度为10(T500nm ;下电极为分布在整个衬底上的连续薄膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
I.本发明两个相邻隔膜的上电极及其引线和焊盘，用以将交流激励信号施加给传感器，以及对传感器的频率响应进行测定，而两个相邻隔膜的串联通过连通的底电极实现 (底电极为分布在整个衬底上的连续金属薄膜，因此在制造工艺中有效避免了成本高、效果差的压电层图形化工艺。不用图形化压电层和底电极，缩短了制造时间，降低了制造成本， 提高了加工成品率。
2.由于本发明参比单元的存在，降低了非特异性吸附、温度漂移等外界因素对传感器检测结果的影响，因而极大地提高了传感器的检测精度。
3.因为本发明采用了微加工工艺，所以相比于石英微天平(QCM)生物传感器，本发明的传感器不但灵敏度高，而且便于微小化和批量化制造，可以在一片硅片上制备出成百上千个传感器(具体数量视单个传感器的尺寸而定)，而且为进一步将相关驱动和检测电路集成在娃片上提供了可能。
4.相比于柔性振动悬臂梁式传感器和QCM生物传感器，本发明的传感器在液相中检测时具有较高的品质因数。
5.相比于QCM和薄膜体声波谐振器(FBAR)以及声表面波器件(SAW)，本发明的传感器具有较低的谐振频率，有利于相关的驱动和检测电路设计。
6.相比于柔性振动悬臂梁式传感器，本发明的传感器结构强度较高。


图I为一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器结构示意三视图；其中，(a)为俯视图，(b)为(a)的A-A’首I]视图；(C)为(b)的B-B’首I]视图2为另一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器结构示意三视图；其中，(a)为俯视图，(b)为(a)的A-A’剖视图；(c)为(b)的B-B’剖视在图I和图2中1为参比单元上电极；2为参比单元上电极引线；3为参比单元的上电极焊盘；4为探测单元上电极焊盘；5为探测单元上电极引线；6为探测单元上电极；7 为生物探针分子；8为硅杯；9为氮化硅薄膜或金属铝薄膜；10Handle层；11为埋层二氧化硅；12为Device层；13为底电极粘附层；14为压电层；15为用作隔膜上电极引线和焊盘隔离层的氮化硅薄膜。
图3柔性振动压电隔膜一阶柔性振动示意图4为本发明传感器的谐振峰及检测原理图。
具体实施方式
本发明的该种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器，包括SOI硅片，其中在SOI硅片的Device层12表面依次设有底电极粘附层13、压电层14 ;在压电层14上设置有两个相邻的柔性振动压电隔膜隔膜一和隔膜二 ；柔性振动压电隔膜的上下电极分别设置于压电层14的上下表面；在所述SOI娃片的Handle层10表面附有一层氮化娃薄膜层9,其中SOI 硅片的Handle层10和氮化硅薄膜层9在对应于所述隔膜一和隔膜二位置开设有硅杯8 ;隔膜一作为探测单元，在隔膜一上电极6上设置有生物探针分子7 ;隔膜二作为参比单元。所述柔性振动压电隔膜的上电极通过上电极引线连接有上电极焊盘。压电层14为采用溶胶凝胶法、磁控溅射或者脉冲激光沉积工艺制备的锆钛酸铅薄膜、钛酸锶钡薄膜或钛酸铋钠薄膜。柔性振动压电隔膜的下电极是粘附在底电极粘附层13上的白金、铝或镍金属薄膜。 在参比单元上电极引线2;为参比单元的上电极焊盘3与压电层14之间有用作隔膜上电极引线和焊盘隔离层的氮化硅薄膜15。
本发明的柔性振动压电隔膜的形状可以是正方形或者圆形，如图I和图2所示。
在两个相邻隔膜的上电极焊盘上，施加交流激励电压，因整个底电极层是连通的，6所以自然形成串联隔膜结构，并因压电效应而在两个隔膜中激起柔性振动。当交流激励电压频率和隔膜共振频率一致时，将在两个隔膜中产生可由测量电路检测到的压电谐振峰。
下面结合附图给出本发明串联柔性振动压电隔膜式生物传感器制备方法的几种具体实施例
实施例I
本实施例串联柔性振动压电隔膜式生物传感器结构示意图如图I所示。该实施例中每个传感器所包含的隔膜均为边长为200 μ m的正方形。
具体制作工艺包括如下步骤
I)采用SOI硅衬底，并规定正面与反面以便后文叙述，其在Device侧的表面为正面,在Handle侧的表面为反面。SOI娃衬底的Device层12厚度为I μ m,取向为(100),埋层SiO2厚度为O. Ιμπι，Handle层10厚度为400 μ m，取向为(100)。
2)在正面，采用射频磁控溅射法沉积二氧化钛(TiO2)薄膜作为底电极粘附层13， 再沉积金属钼(Pt)薄膜作为底电极(即柔性振动压电隔膜的下电极)。底电极粘附层13和柔性振动压电隔膜的下电极均是在射频磁控溅射仪中沉积所得，TiO2薄膜的厚度为10nm， Pt薄膜厚度为lOOnm。
3)在正面，采用脉冲激光沉积工艺制备厚度为I μ m厚的钛酸锶钡(BST)压电薄膜作为压电层14。
4)在正面，再采用LPCVD法沉积氮化硅(Si3N4)薄膜层，氮化硅薄膜的厚度为 IOOnm0
5)在正面，利用光刻和干法刻蚀工艺对氮化硅薄膜进行图形化，暴露出执行柔性振动隔膜的压电层14，暴露出的压电层14与隔膜的大小和形状相同，也是边长为200 μ m的正方形。光刻时需注意晶向对准，使压电层暴露的正方形区域的边与衬底指示(100)取向的缺口边平行。
6)在正面，利用光刻和射频磁控溅射并结合剥离工艺制备钛/黄金(Ti/Au)上电极(即探测单元上电极6)及上电极引线5与探测单元上电极焊盘4。钛层厚度为10nm，黄金层厚度为lOOnm。探测单元上电极6也是正方形，且与压电层14暴露的正方形区域对中， 边互相平行。探测单元上电极6的边长为160 μ m,引线宽度为50 μ m,焊盘边长为150 μ m。 同样的方式，在探测单元上电极6的旁边制备参比单元上电极I以及参比单元上电极引线 2和参比单元的上电极焊盘3。
7)在反面，采用LPCVD法沉积氮化硅(Si3N4)薄膜9，氮化硅薄膜9的厚度为IOOnm ；
8)在反面，利用双面对准光刻和干法刻蚀工艺对氮化硅薄膜9进行图形化，暴露出与上电极相对应的Handle层10硅腐蚀窗口。窗口为正方形，且与上电极(包括探测单元上电极6和参比单元上电极I)对中，边互相平行，窗口边长为760 μ m。
9)在反面，利用硅各向异性湿法腐蚀工艺去除Handle层10硅腐蚀窗口区域的硅， 形成硅杯8，释放执行柔性振动隔膜。腐蚀液为30%氢氧化钾(KOH)溶液，腐蚀温度为80°C。 腐蚀停止层为SOI衬底Device层12和Handle层10之间的埋层二氧化硅(SiO2) 11。
10)在正面，利用干法腐蚀去除表面氮化硅薄膜。
11)两个相邻的隔膜构成一个串联柔性振动压电隔膜传感器。
12)对传感器隔膜区域的压电层14进行热极化；然后对串联隔膜中用作探测单元的隔膜的表面进行功能化，固定的生物探针分子7为蛋白A，固定方法为物理吸附法，阻塞剂为酪蛋白的TBS (三羟甲基氨基甲烷缓冲液)缓冲剂。使用该传感器可检测山羊IgG。
实施例2
图I给出了一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器结构示意三视图。该实例中每个传感器所包含的隔膜均为边长为200 μ m的正方形，具体制作工艺包括如下步骤
I)采用SOI娃衬底,并规定正面与反面以便后文叙述,其在Device侧的表面为正面，在Handle侧的表面为反面。SOI硅衬底的Device层厚度为I μ m，取向为(100)，埋层 SiO2厚度为O. I μ m，Handle层厚度为400 μ m，取向为(100)。
2)在正面，采用射频磁控溅射法沉积二氧化钛(TiO2)薄膜作为粘附层，再沉积金属钼(Pt)薄膜作为底电极。粘附层和底电极均是在射频磁控溅射仪中沉积所得，TiO2薄膜的厚度为IOnm, Pt薄膜厚度为lOOnm。
3)在正面，采用脉冲激光沉积工艺制备厚度为I μ m厚的钛酸锶钡(BST)压电薄膜。
4)采用LPCVD法沉积氮化硅(Si3N4)薄膜层，氮化硅薄膜的厚度为lOOnm。
5)在正面，利用光刻和干法刻蚀工艺对氮化硅薄膜进行图形化，暴露出执行柔性振动隔膜的压电层，暴露出的压电层与隔膜的大小和形状相同，也是边长为200 μ m的正方形。光刻时需注意晶向对准，使压电层暴露的正方形区域的边与衬底指示(100)取向的缺口边平行。
6)在正面，利用光刻和射频磁控溅射并结合剥离工艺制备钛/黄金(Ti/Au)上电极及其引线与焊盘。钛层厚度为10nm，黄金层厚度为lOOnm。上电极也是正方形，且与压电层暴露的正方形区域对中，边互相平行。上电极的边长为160μπι，引线宽度为50μπι，焊盘边长为150 μ m。
7)采用LPCVD法沉积氮化硅(Si3N4)薄膜，氮化硅薄膜的厚度为lOOnm。
8)在反面，利用双面对准光刻和干法刻蚀工艺对氮化硅薄膜进行图形化，暴露出与上电极相对应的Handle层娃腐蚀窗口。窗口为正方形，且与上电极对中，边互相平行，窗口边长为760 μ m。
9)在反面，利用硅各向异性湿法腐蚀工艺去除Handle层硅腐蚀窗口区域的硅，形成硅杯，释放执行柔性振动隔膜。腐蚀液为30%氢氧化钾(KOH)溶液，腐蚀温度为80°C。腐蚀停止层为SOI衬底Device层和Handle层之间的埋层Si02。
10)在正面，利用干法腐蚀去除表面氮化硅薄膜。
11)两个相邻的隔膜构成一个串联柔性振动压电隔膜传感器。
12)对传感器隔膜区域的压电层进行热极化；然后对串联隔膜中用作探测单元的隔膜的表面进行功能化，固定的生物探针分子为蛋白A，固定方法为物理吸附法，阻塞剂为酪蛋白的TBS (三羟甲基氨基甲烷缓冲液)缓冲剂。使用该传感器可检测山羊IgG。
实施例3
图2给出了另一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器结构示意三视图。该实例中每个传感器所包含的隔膜均为直径为300 μ m的圆形，具体制作工艺包括如下步骤
I)采用SOI硅衬底，并规定正面与反面以便后文叙述，其在Device侧的表面为正面,在Handle侧10的表面为反面。SOI娃衬底的Device层12厚度为2μηι,取向为(111),埋层SiO2厚度为O. 5 μ m，Handle层厚度为400 μ m，取向为(111)。2)在正面，采用射频磁控溅射法沉积二氧化钛(TiO2)薄膜作为底电极粘附层13，再沉积白金(Pt)薄膜作为底电极。底电极粘附层13和底电极均是在射频磁控溅射仪中沉积所得，TiO2薄膜的厚度为10nm，Pt薄膜厚度为lOOnm。
3)在正面，采用射频磁控溅射法沉积制备厚度为2μπι的氧化锌(ZnO)压电薄膜作为压电层14。4)在正面采用LPCVD法沉积氮化硅(Si3N4)薄膜层，氮化硅薄膜的厚度为lOOnm。5)在正面，利用光刻和干法刻蚀工艺对氮化硅薄膜进行图形化，暴露出执行柔性振动隔膜的压电层14，暴露出的压电层14与隔膜的大小和形状相同，也是边长为300 μ m的
圆形。。6)在正面，利用光刻和射频磁控溅射并结合剥离工艺制备参比单元和探测单元的钛/黄金(Ti/Au)上电极及其引线与焊盘。钛层厚度为10nm，黄金层厚度为lOOnm。上电极也是圆形，且与压电层暴露的圆形区域对中。上电极的直径为240 μ m，引线宽度为50 μ m，焊盘边长为150 μ m。7)在反面，利用射频磁控溅射沉积铝(Al)薄膜层(即金属铝薄膜9)，铝薄膜的厚度为200nm。8)在反面，利用双面对准光刻和剥离工艺对铝薄膜进行图形化，暴露出与上电极相对应的Handle层10娃腐蚀窗口。窗口为圆形,且与各单兀上电极对中，窗口直径为300 μ m09)在反面，利用硅干法腐蚀工艺去除Handle层10硅腐蚀窗口区域的硅，形成硅杯
8,释放执行柔性振动隔膜。腐蚀气体为SF6/C4F8。腐蚀停止层为SOI衬底Device层12和Handle层10之间的埋层二氧化硅11。10)在正面，利用干法腐蚀去除表面氮化硅薄膜。用作隔膜上电极引线和焊盘隔离层的氮化硅薄膜15保留。11)两个相邻的隔膜构成一个串联柔性振动压电隔膜式传感器。12)对传感器隔膜区域的压电层进行热极化；然后对串联隔膜中用作探测单元的隔膜的表面进行功能化，固定的生物探针分子7为蛋白A，固定方法为物理吸附法，阻塞剂为酪蛋白的TBS (三羟甲基氨基甲烷缓冲液)缓冲剂。使用该传感器可检测山羊IgG。检测时，如图3所示，功能化的探测单元上的生物探针分子将会对目标生物分子进行捕获，这种捕获体现为传感器表面附加质量的改变，进而导致其谐振频率发生改变，通过对比探测单元和参比单元谐振峰的移动，即可对目标生物分子进行检测。图4为本发明的谐振峰及检测原理图。其中和f2分别为传感器进行检测前探测单元和参比单元的一阶谐振峰，f ’ i和f ’ 2分别为传感器进行检测后探测单元和参比单元的一阶谐振峰。则由捕获目标分子所导致的频率移动量为AfKf1-P 1)-(f2-fi 2)=(22040-21170) - (24350-24180) = 700Hz。综上所述，本发明的传感器从原理和结构设计上，巧妙地避免了成本高、效果差的压电层图形化工艺，同时，参比单元的存在极大的提高了传感器的检测精度。另外，相比于QCM生物传感器，本发明所述的传感器更为灵敏，用于液相原位检测时品质因数高，而且便于微小化和批量化制造；相比于柔性振动悬臂梁式传感器，本发明所述的传感器结构牢固，用于液相原位检测 时品质因数高。
权利要求
1.一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器，其特征在于，包括SOI硅片，其中在SOI 硅片的Device层(12)表面依次设有底电极粘附层(13)、压电层(14);在所述压电层(14) 上设置有两个相邻的柔性振动压电隔膜隔膜一和隔膜二 ；所述柔性振动压电隔膜的上下电极分别设置于压电层(14)的上下表面；在所述SOI硅片的Handle层(10)表面附有一层氮化硅薄膜层(9)，其中SOI硅片的Handle层(10)和氮化硅薄膜层(9)在对应于所述隔膜一和隔膜二位置开设有硅杯(8);所述隔膜一作为探测单元，在隔膜一上电极(6)上设置有生物探针分子(7);所述隔膜二作为参比单元。
2.根据权利要求I所述的串联柔性振动压电隔膜式生物传感器，其特征在于，所述柔性振动压电隔膜均为正方形。
3.根据权利要求I所述的串联柔性振动压电隔膜式生物传感器，其特征在于，所述柔性振动压电隔膜均为圆形。
4.根据权利要求I所述的串联柔性振动压电隔膜式生物传感器，其特征在于，所述柔性振动压电隔膜的上电极通过上电极弓I线连接有上电极焊盘。
5.根据权利要求I所述的串联柔性振动压电隔膜式生物传感器，其特征在于，所述压电层(14)为采用溶胶凝胶法、磁控溅射或者脉冲激光沉积工艺制备的锆钛酸铅薄膜、钛酸锶钡薄膜或钛酸铋钠薄膜。
6.根据权利要求I所述的串联柔性振动压电隔膜式生物传感器，其特征在于，所述柔性振动压电隔膜的下电极是粘附在底电极粘附层(13)上的白金、铝或镍金属薄膜。
7.一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)取SOI硅衬底，规定其Device层的一侧为正面，在Handle层的一侧为反面；2)在SOI硅衬底的正面，采用射频磁控溅射法沉积二氧化钛薄膜作为底电极粘附层(13)，再底电极粘附层(13)上沉积金属薄膜作为柔性振动压电隔膜的下电极；底电极粘附层(13)和柔性振动压电隔膜的下电极均是在射频磁控溅射仪中沉积所得；3)在SOI硅衬底的正面，于所述柔性振动压电隔膜的下电极上沉积压电薄膜作为压电层(14)，沉积压电薄膜的厚度为O. Γ Ομπι；4)采用LPCVD法在正面沉积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为8(T200nm；5)在正面，利用光刻和干法刻蚀工艺对氮化硅薄膜进行图形化，暴露出执行柔性振动隔膜的压电层(14);6)在正面，利用光刻和射频磁控溅射并结合剥离工艺制备Ti/Au上电极及其引线与焊盘；其中与压电层(14)相接触的Ti/Au为上电极，将上电极连接至旁边的氮化硅薄膜上，并便于键合引线的Ti/Au称为引线及焊盘；其中Ti层厚度为l(T20nm，Au层厚度为 10(T500nm ；7)在反面，采用LPCVD法沉积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜的厚度为8(T200nm；8)在反面，利用光刻和干法刻蚀工艺对氮化硅薄膜进行图形化，暴露出与上电极相对应的Handle层娃腐蚀窗口 ；9)在反面，利用硅各向异性湿法腐蚀或干法腐蚀工艺去除Handle层硅腐蚀窗口区域的硅，形成硅杯(8)，释放执行柔性振动隔膜；腐蚀液为氢氧化钾溶液或四甲基氢氧化铵溶液；腐蚀停止层为SOI衬底Device层和Handle层之间的埋层SiO2 ；10)在正面，利用干法腐蚀去除表面氮化硅薄膜；11)两个相邻的隔膜构成一个串联柔性振动压电隔膜式生物传感器；12)对生物传感器隔膜区域的压电层进行极化；然后对串联隔膜中的一个隔膜的表面进行功能化，作为探测单元；串联隔膜中的另一个隔膜作为参比单元。
8.根据权利要求5所述的串联柔性振动压电隔膜式生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤I)中，所述SOI硅衬底的Device层厚度为O. 5 10 μ m，取向为(100)或 (110)或(111) ；S0I硅衬底的埋层SiO2厚度为O. Γ1 Um5SOI硅衬底的Handle层厚度为 20(Γ900μπι，取向为(100)。
9.根据权利要求5所述的串联柔性振动压电隔膜式生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤2)中，作为底电极粘附层(13)的二氧化钛薄膜的厚度为l(T20nm;柔性振动压电隔膜的下电极金属薄膜厚度为10(T500nm ;下电极为分布在整个衬底上的连续薄膜。
全文摘要
本发明涉及一种串联柔性振动压电隔膜式生物传感器及其制备方法。其利用微加工技术在SOI硅片衬底上制备柔性振动压电隔膜，其中SOI硅片的Device层作为隔膜的支撑层，压电薄膜作为隔膜振动的驱动层，上下电极分别位于压电层上下表面。本发明的传感器从原理和结构设计上，巧妙地避免了成本高、效果差的压电层图形化工艺，同时，参比单元的存在极大的提高了传感器的检测精度。另外，相比于QCM生物传感器，本发明所述的传感器更为灵敏，用于液相原位检测时品质因数高，而且便于微小化和批量化制造；相比于柔性振动悬臂梁式传感器，本发明所述的传感器结构牢固，用于液相原位检测时品质因数高。
文档编号G01N27/00GK102937607SQ201210448539
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者任巍, 李少康, 史鹏, 吴小清, 李骁猛, 赵蓓 申请人:西安交通大学