纳米线传感器圆片级制备及封装方法_2

文档序号:9287424阅读:来源:国知局
SiNx ;
[0057]图形化结构层,制作暴露电极窗口、刻蚀牺牲层窗口 ;
[0058]氧等离子体各向同性刻蚀牺牲层,释放结构;
[0059]对半导体圆片SI进行划片,得到纳米线传感器芯片。
[0060]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。
[0061]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。
[0062]实施例2
[0063]本实施例提供一种基于纳米线传感器圆片级制备方法,包括:
[0064]a、提供一半导体圆片,记为SI,在圆片一面制备电极对阵列,如图2所示;半导体圆片可选用娃圆片或玻璃圆片,也可选用其他半导体圆片,电极对可以选用Ti/Au电极,也可以选用其他金属电极;优选的,电极为工字型金电极;
[0065]b、提供另一辅助半导体圆片,记为020,在半导体圆片上020制作与电极对阵列匹配的垂直引出电极对0211、溶液腔022。图3a、图3b为半导体圆片020,与半导体圆片010固定。
[0066]其中,垂直引出电极0211贯穿辅助半导体圆片020,辅助圆片020上垂直引出电极与010圆片电极对011对准,溶液腔022贯穿辅助半导体圆片020、位于两个垂直引出电极0211之间;制备电互连线023,电互连线对023依次电连接半导体圆片S2上垂直引出电极,如图3c和图3d所示,图3c为在半导体圆片020上垂直通孔内制作垂直引出电极0211及电互连线023后圆片俯视图,图3d为在半导体圆片020上垂直通孔内制作垂直引出电极0211及电互连线023后圆片内单个纳米线传感器俯视图。
[0067]其中辅助半导体圆片020可以是硅圆片,也可以为玻璃圆片;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,或具有其他横截面形状的金属电极如中空倒圆台柱型铜电极或铝电极;
[0068]优选的,辅助半导体圆片采用玻璃圆片,垂直引出电极为中空倒圆台性铜电极,垂直引出微孔采用激光或喷砂打孔,垂直引出电极采用蒸发、溅射或电化学沉积等工艺制作;
[0069]C、半导体圆片010与辅助半导体圆片020对准,机械固定,辅助半导体圆片020垂直引出电极与半导体圆片010上电极011电连接,辅助半导体圆片020溶液腔022暴露出半导体圆片010上电极对011 —侧,如图3a所示;
[0070]d、滴纳米线分散液至辅助半导体圆片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,利用产生的介电泳力沉积纳米线,然后去除分散液。
[0071]其中,纳米线分散液可以是CuO纳米线分散液、Si纳米线分散液、碳纳米管分散液等;
[0072]e、去除半导体辅助圆片S2,半导体圆片SI上形成纳米线传感器阵列。
[0073]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。
[0074]实施例3
[0075]本实施例提供一种新型纳米线传感器圆片级制备与圆片级封装方法,包括:
[0076]a、提供一半导体圆片,记为SI,在圆片一面制备电极对阵列,如图2所示;半导体圆片可选用娃圆片或玻璃圆片,也可选用其他半导体圆片,电极对可以选用Ti/Au电极,也可以选用其他金属电极;优选的,电极为工字型金电极;
[0077]b、提供另一辅助半导体圆片,记为020,在半导体圆片上020制作与电极对阵列匹配的垂直引出电极对0211、溶液腔022,其中,垂直引出电极0211贯穿辅助半导体圆片020,辅助圆片020上垂直引出电极与010圆片电极对011对准,溶液腔022贯穿辅助半导体圆片020、位于两个垂直引出电极0211之间;制备电互连线023,电互连线对023依次电连接半导体圆片S2上垂直引出电极,如图3c和图3d所示;
[0078]其中辅助半导体圆片020可以是硅圆片,也可以为玻璃圆片;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,或具有其他横截面形状的金属电极如中空倒圆台柱型铜电极或铝电极;
[0079]优选的,辅助半导体圆片采用玻璃圆片,垂直引出电极为中空倒圆台性铜电极,垂直引出微孔采用激光或喷砂打孔,垂直引出电极采用蒸发、溅射或电化学沉积等工艺制作;
[0080]C、半导体圆片010与辅助半导体圆片020对准,机械固定,辅助半导体圆片020垂直引出电极与半导体圆片010上电极011电连接,辅助半导体圆片020溶液腔022暴露出半导体圆片010上电极对011 —侧,如图3a所示;
[0081]d、滴纳米线分散液至辅助半导体圆片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,利用产生的介电泳力沉积纳米线,然后去除分散液。
[0082]其中,纳米线分散液可以是CuO纳米线分散液、Si纳米线分散液、碳纳米管分散液等;
[0083]e、去除半导体辅助圆片S2,半导体圆片SI上形成纳米线传感器阵列。
[0084]f、在半导体圆片SI上制作牺牲层薄膜,进行图形化,如图4所示,其中,牺牲层薄膜可以选用光敏的或非光敏的BCB、PI等薄膜,可以选用甩胶工艺制备;
[0085]g、制作结构层,结构层可以采用等离子体增强气相沉积(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposit1n, PECVD)沉积 Si02、SiNx 等;
[0086]h、图形化结构层,制作暴露电极窗口、刻蚀牺牲层窗口,如图5所示;
[0087]1、氧等离子体各向同性刻蚀牺牲层,释放结构;
[0088]j、划片,分离纳米线传感器芯片,如图6所示。图6为制备牺牲层图形化示意图。
[0089]其中:释放的悬空结构层可能包覆不止一个纳米线传感器芯片;
[0090]优选的,在步骤e之后、步骤f之前可能包含对纳米线传感器阵列圆片进行生物化学修饰过程。
[0091]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。
[0092]实施例4
[0093]本发明公开了一种基于介电泳技术的纳米线传感器圆片级制备与封装方法,简述如下:
[0094]a、提供一半导体圆片,记为010,在圆片一面制备电极对011阵列,如图2所示;半导体圆片可以选用娃圆片或玻璃圆片,也可以选用其他半导体圆片,电极对可以选用Ti/Au电极,也可以选用其他金属电极;优选的,电极为工字型金电极;
[0095]b、提供另一辅助半导体圆片,记为020,在半导体圆片上制作与电极对阵列匹配的垂直通孔对021、溶液腔022 ;
[0096]其中,垂直通孔021形状可以是圆柱型,也可以是倒圆台性、棱柱性等,垂直通孔贯穿辅助半导体圆片020,辅助圆片020上垂直通孔对与010圆片电极对011对准;溶液腔022贯穿辅助半导体圆片020、位于两个垂直通孔之间;
[0097]其中,辅助半导体圆片020可以采用玻璃圆片,也可以采用硅圆片或其他半导体圆片;垂直通孔采用激光打孔或喷砂打孔等方法实现,也可采用湿法腐蚀、干法刻蚀等工艺方法实现。
[0098]C、半导体圆片010与辅助半导体圆片020对准、固定,其中,半导体圆片010上电极部分通过辅助半导体圆片020垂直通孔021暴露,辅助半导体圆片020溶液腔022暴露出半导体圆片010上电极对011 —侧;
[0099]其中,半导体圆片010与辅助半导体圆片020可以采用有机物粘接材料固定,如键合胶等。
[0100]d、在辅助半导体圆片020垂直通孔021内制造垂直引出电极0211、在020表面制备电互连线对023,电互连线对023依次电连接辅助半导体圆片020上垂直引出电极0211,如图3c和图3d所示;垂直引出电极0211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。
[0101]e、滴纳米线分散液至辅助半导体圆片020上的溶液腔022,通过半导体圆片020上电互连线对023施加一定频率的交变电压,通过垂直引出电
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