纳米线传感器圆片级制备及封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微纳米制造及微纳米传感器领域，尤其涉及一种纳米线传感器圆片级制备及封装方法。
【背景技术】
[0002]纳米线传感器主要指利用纳米线或经过修饰的纳米线(Si纳米线、CuO纳米线、碳纳米管)作为敏感元件进行特定气体分子或生物物质等检测的纳米传感器。纳米线传感器可以用于气体检测、生物分子检测等领域。纳米线传感器具有尺寸小、灵敏度高、响应快、能耗小等优点，在化学、生物、环境监测、军事等领域具有广泛的应用前景。
[0003]介电泳技术(Dielectrophoresis，DEP)是一种通过施加不均勾电场产生介电泳力实现微纳米尺度物体自动装配的纳米材料制备方法，具有适用范围广等技术优点，是纳米线传感器的典型制备方法之一。
[0004]但是，批量化进行圆片级制备仍然是基于介电电泳的纳米材料组装技术面临的技术难题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是如何提高纳米线传感器圆片级的生产效率及降低其成本。
[0006]为此目的，本发明提出了一种纳米线传感器圆片级制备方法，该方法包括:
[0007]a、在半导体圆片SI —面制备电极对阵列；
[0008]b、在半导体圆片S2上制作与电极对阵列匹配的垂直通孔对及溶液腔；
[0009]C、将半导体圆片SI与半导体圆片S2对准、固定，其中，半导体圆片SI上电极部分通过半导体圆片S2垂直通孔暴露，半导体圆片S2溶液腔暴露出半导体圆片SI上电极对一侧；
[0010]d、在半导体圆片S2垂直通孔内制造垂直引出电极、在半导体圆片S2表面制备电互连线对，电互连线对依次电连接半导体圆片S2上垂直引出电极；
[0011]e、滴纳米线分散液至半导体圆片S2上的溶液腔，通过半导体圆片S2上引出电极施加一定频率的交变电压，利用交变电压产生的介电泳力沉积纳米线后，去除分散液、半导体圆片S2得到纳米线传感器圆片。
[0012]可选的，步骤a中，半导体圆片SI为硅圆片或玻璃圆片。
[0013]可选的，步骤a中，电极对为Ti/Au电极，电极为工字型金电极。
[0014]可选的，步骤b中，垂直通孔形状为圆柱型或倒圆台性或棱柱性，垂直通孔贯穿半导体圆片S2，半导体圆片S2上垂直通孔对与半导体圆片SI上电极对对准，溶液腔贯穿半导体圆片S2、位于两个垂直通孔之间。
[0015]可选的，步骤b中，半导体圆片S2为玻璃圆片或玻璃圆片，垂直通孔采用激光打孔工艺方法，或喷砂打孔工艺方法，或湿法腐蚀、干法刻蚀工艺方法实现。
[0016]可选的，步骤c中，半导体圆片SI与半导体圆片S2通过机械夹具固定，或者采用采用有机物粘接材料键合固定。
[0017]可选的，步骤d中，垂直引出电极为中空圆柱铜电极，也可以为实心圆柱铜电极；垂直引出电极采用蒸发、溅射或电化学沉积等工艺制作。
[0018]可选的，步骤e中，纳米线分散液为含CuO纳米线分散液、Si纳米线分散液、碳纳米管分散液，或其他纳米线分散液。
[0019]本发明提供一种基于上述纳米线传感器圆片级制备方法的纳米线传感器圆片级封装方法，该封装方法包括:
[0020]在完成纳米线传感器圆片级制备工序的半导体圆片SI圆片上制作牺牲层薄膜，进行图形化，其中，牺牲层薄膜选用光敏的BCB或PI薄膜，或牺牲层薄膜选用非光敏的BCB或PI薄膜，或牺牲层薄膜选用甩胶工艺制备；
[0021]制作结构层，结构层采用等离子体增强气相沉积工艺沉积Si02或SiNx ；
[0022]图形化结构层，制作暴露电极窗口、刻蚀牺牲层窗口 ；
[0023]氧等离子体各向同性刻蚀牺牲层，释放结构；
[0024]对半导体圆片SI进行划片，得到纳米线传感器芯片。
[0025]可选的，在半导体圆片SI圆片上制作牺牲层薄膜之前还包括:对纳米线传感器阵列圆片进行生物化学修饰。
[0026]基于上述技术方案，本发明实施例的纳米线传感器圆片级制备方法及纳米线传感器圆片级封装方法，能够解决现有制备技术批量化、片内纳米线传感器参数重复性差等技术难题，提高生产效率，提高圆片内纳米线传感器参数重复性，降低成本。
【附图说明】
[0027]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中:
[0028]图1为本发明实施例的一种纳米线传感器圆片级制备方法流程图；
[0029]图2为本发明实施例半导体圆片制备电极对阵列示意图；
[0030]图3a为本发明实施例半导体圆片固定示意图；
[0031]图3b为本发明实施例半导体圆片粘合示意图；
[0032]图3c为本发明实施例在半导体圆片上垂直通孔内制作垂直引出电极及电互连线后圆片俯视图；
[0033]图3d为本发明实施例在半导体圆片上垂直通孔内制作垂直引出电极及电互连线后圆片内单个纳米线传感器俯视图；
[0034]图4为本发明实施例制备牺牲层，图形化示意图；
[0035]图5为本发明实施例制备封帽结构层，图形化开窗口示意图；
[0036]图6为本发明实施例去除牺牲层，完成纳米线传感器阵列圆片封装示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0038]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]实施例1
[0040]如图1所示，本实施例提供一种纳米线传感器圆片级制备方法，包括:
[0041]a、在半导体圆片SI 一面制备电极对阵列；
[0042]b、在半导体圆片S2上制作与电极对阵列匹配的垂直通孔对及溶液腔；
[0043]C、将半导体圆片SI与半导体圆片S2对准、固定，其中，半导体圆片SI上电极部分通过半导体圆片S2垂直通孔暴露，半导体圆片S2溶液腔暴露出半导体圆片SI上电极对一侧；
[0044]d、在半导体圆片S2垂直通孔内制造垂直引出电极、在半导体圆片S2表面制备电互连线对，电互连线对依次电连接半导体圆片S2上垂直引出电极；
[0045]e、滴纳米线分散液至半导体圆片S2上的溶液腔，通过半导体圆片S2上引出电极施加一定频率的交变电压，利用交变电压产生的介电泳力沉积纳米线后，去除分散液、圆片S2得到纳米线传感器圆片级。
[0046]需要说明的是，上述步骤a至步骤e的顺序仅为优选顺序，具体实现时可以根据具体场景调整步骤顺序，例如，其他实施例中上述步骤c和步骤d可以调换顺序。
[0047]可选的，步骤a中，半导体圆片SI为娃圆片或玻璃圆片。
[0048]可选的，步骤a中，电极对为Ti/Au电极，电极为工字型金电极。
[0049]可选的，步骤b中，垂直通孔形状为圆柱型或倒圆台性或棱柱性，垂直通孔贯穿半导体圆片S2，半导体圆片S2上垂直通孔对与半导体圆片SI上电极对对准，溶液腔贯穿半导体圆片S2、位于两个垂直通孔之间。
[0050]可选的，步骤b中，半导体圆片S2为玻璃圆片或玻璃圆片，垂直通孔采用激光打孔工艺方法，或喷砂打孔工艺方法，或湿法腐蚀、干法刻蚀工艺方法实现。
[0051]可选的，步骤c中，半导体圆片SI与半导体圆片S2通过机械夹具固定，或者采用采用有机物粘接材料键合固定。
[0052]可选的，步骤d中，垂直引出电极为中空圆柱铜电极，也可以为实心圆柱铜电极；垂直引出电极采用蒸发、溅射或电化学沉积等工艺制作。
[0053]可选的，步骤e中，纳米线分散液为CuO纳米线分散液、Si纳米线分散液、碳纳米管分散液等。
[0054]本实施例提供一种基于上述纳米线传感器圆片级制备方法的纳米线传感器圆片级封装方法，包括:
[0055]在完成纳米线传感器圆片级制备工序的半导体圆片SI圆片上制作牺牲层薄膜，进行图形化，其中，牺牲层薄膜选用光敏的BCB或PI薄膜，或牺牲层薄膜选用非光敏的BCB或PI薄膜，或牺牲层薄膜选用甩胶工艺制备；
[0056]制作结构层，结构层采用等离子体增强气相沉积工艺沉积Si02或