[发明专利]一种基于微电子机械技术的电磁微扭摆谐振式传感器

权利要求书

1.一种基于微电子机械技术的电磁微扭摆谐振式传感器，其特征在于，包括：

在衬底(3)上有：

一第一微扭摆谐振器(1)，用于输出可变的第一谐振频率，及

一第二微扭摆谐振器(2)，用于输出固定的第二谐振频率；

一框架(4)，用于将第一微扭摆谐振器(1)和第二微扭摆谐振器(2)相连接；

第一微扭摆谐振器(1)与第二微扭摆谐振器(2)结构相同、并列放置，用于输出差分谐振频率；第一微扭摆谐振器(1)和第二微扭摆谐振器(2)通过电磁激励和拾振方式，均工作于谐振扭转模态，以谐振频率作为输出；第一微扭摆谐振器(1)，吸附待测生化分子后，等效质量改变，从而输出变化的第一谐振频率，第二微扭摆谐振器(2)，不吸附待测生化分子，等效质量不改变，输出固定的第二谐振频率；通过测量第一微扭摆谐振器(1)和第二微扭摆谐振器(2)谐振频率的差，就可实现待测生化分子的定量分析。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述微扭摆谐振式传感器采用微电子机械工艺在单晶硅衬底(3)上制作而成。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一微扭摆谐振器(1)和第二微扭摆谐振器(2)及框架(4)的材料是绝缘介质材料或带绝缘介质层的单晶硅或带绝缘介质层的多晶硅；所述绝缘介质材料选择二氧化硅或氮化硅；所述带绝缘介质层的单晶硅或带绝缘介质层的多晶硅中的绝缘介质层选择二氧化硅、氮化硅或氮氧硅。

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，第一微扭摆谐振器(1)和第二微扭摆谐振器(2)中任一个的具体形式包括：一对拾振电极(5)、一对敏感层(6)、一对电磁激励电极(7)、一摆片(8)和一对摆轴(9)，其中：

一对拾振电极(5)及与其连接的拾振电极导线(5a)位于框架(4)、一摆片(8)和一对摆轴(9)的上表面，通过拾振电极导线(5a)连接一对拾振电极(5)；

一对敏感层(6)位于框架(4)中部的一摆片(8)的绝缘介质钝化保护层(10)上，用于检测微量生化分子；

一对电磁激励电极(7)及与其连接的电磁激励电极导线(7a)位于框架(4)、一对摆片(8)和一对摆轴(9)的上表面，通过电磁激励电极导线(7a)连接一对电磁激励电极(7)；

一摆片(8)的两端面分别位于一对摆轴(9)的一端之间；

一对摆轴(9)的另一端分别与框架(4)相连；

一绝缘介质钝化保护层(10)，位于框架(4)上，并且覆盖除一对电磁激励电极(7)和一对拾振电极(5)以外的整个区域，用于保护电磁激励电极导线(7a)和拾振电极导线(5a)。

5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，第一微扭摆谐振器(1)上的一对敏感层(6)采用敏感膜，用于产生与待测物相关的谐振频率输出信号，在绝缘介质钝化保护层(10)上制作一对敏感层(6)的敏感膜。

6.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，第二微扭摆谐振器(2)上的一对敏感层(6)采用非敏感层膜，用于只产生与待测物不相关的谐振频率参比信号，钝化处理制作一对敏感层(6)的非敏感膜。

7.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，在除电磁激励电极(7)和拾振电极(5)以外的区域之上采用等离子增强化学气相沉积制作绝缘介质钝化保护层(10)，以保护拾振电极导线(5a)和电磁激励电极导线(7a)。

8.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，绝缘介质钝化保护层(10)是二氧化硅或氮化硅或氮氧硅。