納米線傳感器圓片級制備及封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微納米制造及微納米傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種納米線傳感器圓片級制備及封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米線傳感器主要指利用納米線或經(jīng)過修飾的納米線(Si納米線、CuO納米線、碳納米管)作為敏感元件進(jìn)行特定氣體分子或生物物質(zhì)等檢測的納米傳感器。納米線傳感器可以用于氣體檢測、生物分子檢測等領(lǐng)域。納米線傳感器具有尺寸小、靈敏度高、響應(yīng)快、能耗小等優(yōu)點(diǎn)，在化學(xué)、生物、環(huán)境監(jiān)測、軍事等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]介電泳技術(shù)(Dielectrophoresis，DEP)是一種通過施加不均勾電場產(chǎn)生介電泳力實(shí)現(xiàn)微納米尺度物體自動(dòng)裝配的納米材料制備方法，具有適用范圍廣等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，是納米線傳感器的典型制備方法之一。
[0004]但是，批量化進(jìn)行圓片級制備仍然是基于介電電泳的納米材料組裝技術(shù)面臨的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提高納米線傳感器圓片級的生產(chǎn)效率及降低其成本。
[0006]為此目的，本發(fā)明提出了一種納米線傳感器圓片級制備方法，該方法包括:
[0007]a、在半導(dǎo)體圓片SI —面制備電極對陣列；
[0008]b、在半導(dǎo)體圓片S2上制作與電極對陣列匹配的垂直通孔對及溶液腔；
[0009]C、將半導(dǎo)體圓片SI與半導(dǎo)體圓片S2對準(zhǔn)、固定，其中，半導(dǎo)體圓片SI上電極部分通過半導(dǎo)體圓片S2垂直通孔暴露，半導(dǎo)體圓片S2溶液腔暴露出半導(dǎo)體圓片SI上電極對一側(cè)；
[0010]d、在半導(dǎo)體圓片S2垂直通孔內(nèi)制造垂直引出電極、在半導(dǎo)體圓片S2表面制備電互連線對，電互連線對依次電連接半導(dǎo)體圓片S2上垂直引出電極；
[0011]e、滴納米線分散液至半導(dǎo)體圓片S2上的溶液腔，通過半導(dǎo)體圓片S2上引出電極施加一定頻率的交變電壓，利用交變電壓產(chǎn)生的介電泳力沉積納米線后，去除分散液、半導(dǎo)體圓片S2得到納米線傳感器圓片。
[0012]可選的，步驟a中，半導(dǎo)體圓片SI為硅圓片或玻璃圓片。
[0013]可選的，步驟a中，電極對為Ti/Au電極，電極為工字型金電極。
[0014]可選的，步驟b中，垂直通孔形狀為圓柱型或倒圓臺(tái)性或棱柱性，垂直通孔貫穿半導(dǎo)體圓片S2，半導(dǎo)體圓片S2上垂直通孔對與半導(dǎo)體圓片SI上電極對對準(zhǔn)，溶液腔貫穿半導(dǎo)體圓片S2、位于兩個(gè)垂直通孔之間。
[0015]可選的，步驟b中，半導(dǎo)體圓片S2為玻璃圓片或玻璃圓片，垂直通孔采用激光打孔工藝方法，或噴砂打孔工藝方法，或濕法腐蝕、干法刻蝕工藝方法實(shí)現(xiàn)。
[0016]可選的，步驟c中，半導(dǎo)體圓片SI與半導(dǎo)體圓片S2通過機(jī)械夾具固定，或者采用采用有機(jī)物粘接材料鍵合固定。
[0017]可選的，步驟d中，垂直引出電極為中空圓柱銅電極，也可以為實(shí)心圓柱銅電極；垂直引出電極采用蒸發(fā)、濺射或電化學(xué)沉積等工藝制作。
[0018]可選的，步驟e中，納米線分散液為含CuO納米線分散液、Si納米線分散液、碳納米管分散液，或其他納米線分散液。
[0019]本發(fā)明提供一種基于上述納米線傳感器圓片級制備方法的納米線傳感器圓片級封裝方法，該封裝方法包括:
[0020]在完成納米線傳感器圓片級制備工序的半導(dǎo)體圓片SI圓片上制作犧牲層薄膜，進(jìn)行圖形化，其中，犧牲層薄膜選用光敏的BCB或PI薄膜，或犧牲層薄膜選用非光敏的BCB或PI薄膜，或犧牲層薄膜選用甩膠工藝制備；
[0021]制作結(jié)構(gòu)層，結(jié)構(gòu)層采用等離子體增強(qiáng)氣相沉積工藝沉積Si02或SiNx ；
[0022]圖形化結(jié)構(gòu)層，制作暴露電極窗口、刻蝕犧牲層窗口 ；
[0023]氧等離子體各向同性刻蝕犧牲層，釋放結(jié)構(gòu)；
[0024]對半導(dǎo)體圓片SI進(jìn)行劃片，得到納米線傳感器芯片。
[0025]可選的，在半導(dǎo)體圓片SI圓片上制作犧牲層薄膜之前還包括:對納米線傳感器陣列圓片進(jìn)行生物化學(xué)修飾。
[0026]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例的納米線傳感器圓片級制備方法及納米線傳感器圓片級封裝方法，能夠解決現(xiàn)有制備技術(shù)批量化、片內(nèi)納米線傳感器參數(shù)重復(fù)性差等技術(shù)難題，提高生產(chǎn)效率，提高圓片內(nèi)納米線傳感器參數(shù)重復(fù)性，降低成本。
【附圖說明】
[0027]通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0028]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種納米線傳感器圓片級制備方法流程圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體圓片制備電極對陣列示意圖；
[0030]圖3a為本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體圓片固定示意圖；
[0031]圖3b為本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體圓片粘合示意圖；
[0032]圖3c為本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體圓片上垂直通孔內(nèi)制作垂直引出電極及電互連線后圓片俯視圖；
[0033]圖3d為本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體圓片上垂直通孔內(nèi)制作垂直引出電極及電互連線后圓片內(nèi)單個(gè)納米線傳感器俯視圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實(shí)施例制備犧牲層，圖形化示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明實(shí)施例制備封帽結(jié)構(gòu)層，圖形化開窗口示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明實(shí)施例去除犧牲層，完成納米線傳感器陣列圓片封裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0038]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039]實(shí)施例1
[0040]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種納米線傳感器圓片級制備方法，包括:
[0041]a、在半導(dǎo)體圓片SI 一面制備電極對陣列；
[0042]b、在半導(dǎo)體圓片S2上制作與電極對陣列匹配的垂直通孔對及溶液腔；
[0043]C、將半導(dǎo)體圓片SI與半導(dǎo)體圓片S2對準(zhǔn)、固定，其中，半導(dǎo)體圓片SI上電極部分通過半導(dǎo)體圓片S2垂直通孔暴露，半導(dǎo)體圓片S2溶液腔暴露出半導(dǎo)體圓片SI上電極對一側(cè)；
[0044]d、在半導(dǎo)體圓片S2垂直通孔內(nèi)制造垂直引出電極、在半導(dǎo)體圓片S2表面制備電互連線對，電互連線對依次電連接半導(dǎo)體圓片S2上垂直引出電極；
[0045]e、滴納米線分散液至半導(dǎo)體圓片S2上的溶液腔，通過半導(dǎo)體圓片S2上引出電極施加一定頻率的交變電壓，利用交變電壓產(chǎn)生的介電泳力沉積納米線后，去除分散液、圓片S2得到納米線傳感器圓片級。
[0046]需要說明的是，上述步驟a至步驟e的順序僅為優(yōu)選順序，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)可以根據(jù)具體場景調(diào)整步驟順序，例如，其他實(shí)施例中上述步驟c和步驟d可以調(diào)換順序。
[0047]可選的，步驟a中，半導(dǎo)體圓片SI為娃圓片或玻璃圓片。
[0048]可選的，步驟a中，電極對為Ti/Au電極，電極為工字型金電極。
[0049]可選的，步驟b中，垂直通孔形狀為圓柱型或倒圓臺(tái)性或棱柱性，垂直通孔貫穿半導(dǎo)體圓片S2，半導(dǎo)體圓片S2上垂直通孔對與半導(dǎo)體圓片SI上電極對對準(zhǔn)，溶液腔貫穿半導(dǎo)體圓片S2、位于兩個(gè)垂直通孔之間。
[0050]可選的，步驟b中，半導(dǎo)體圓片S2為玻璃圓片或玻璃圓片，垂直通孔采用激光打孔工藝方法，或噴砂打孔工藝方法，或濕法腐蝕、干法刻蝕工藝方法實(shí)現(xiàn)。
[0051]可選的，步驟c中，半導(dǎo)體圓片SI與半導(dǎo)體圓片S2通過機(jī)械夾具固定，或者采用采用有機(jī)物粘接材料鍵合固定。
[0052]可選的，步驟d中，垂直引出電極為中空圓柱銅電極，也可以為實(shí)心圓柱銅電極；垂直引出電極采用蒸發(fā)、濺射或電化學(xué)沉積等工藝制作。
[0053]可選的，步驟e中，納米線分散液為CuO納米線分散液、Si納米線分散液、碳納米管分散液等。
[0054]本實(shí)施例提供一種基于上述納米線傳感器圓片級制備方法的納米線傳感器圓片級封裝方法，包括:
[0055]在完成納米線傳感器圓片級制備工序的半導(dǎo)體圓片SI圓片上制作犧牲層薄膜，進(jìn)行圖形化，其中，犧牲層薄膜選用光敏的BCB或PI薄膜，或犧牲層薄膜選用非光敏的BCB或PI薄膜，或犧牲層薄膜選用甩膠工藝制備；
[0056]制作結(jié)構(gòu)層，結(jié)構(gòu)層采用等離子體增強(qiáng)氣相沉積工藝沉積Si02或