[发明专利]一种氮化硅波导布拉格光栅折射率传感芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化硅波导布拉格光栅折射率传感芯片，其特征在于：包括从下而上依次设置的基底(1)、下包层(2)、芯层(3)以及上包层(4)；所述下包层和上包层均采用折射率为1.44～1.45的二氧化硅制备，所述芯层(3)包括依次顺序设置的输入光波导(6)、波导布拉格光栅(5)以及输出光波导(7)，所述波导布拉格光栅(5)采用折射率为2.0的氮化硅制备；所述上包层(4)为环状结构，所述波导布拉格光栅(5)正对所述环状结构的上包层(4)所形成的通孔中央位置，所述环状结构的上包层(4)所形成的通孔用于容纳待测液体。

2.根据权利要求1所述的一种氮化硅波导布拉格光栅折射率传感芯片，其特征在于：所述波导布拉格光栅(5)采用波导宽度周期性分布的光栅结构。

3.一种权利要求1所述的氮化硅波导布拉格光栅折射率传感芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在基底上通过热氧化法、或水热水解法、或等离子增强化学气相沉积法制作二氧化硅下包层；

第二步：在下包层上通过低压化学气相沉积法或等离子增强化学气相沉积法制作氮化硅层；

第三步：在氮化硅层上通过旋转涂覆法旋涂光刻胶，形成光刻胶层；然后通过光刻、显影过程在光刻胶层中部形成光栅结构图形，并在光刻胶层两端形成光波导图形；

第四步：以所述光栅结构图形和光波导图形作为掩膜，通过反应离子刻蚀法或感应耦合等离子刻蚀法刻蚀所述氮化硅层，刻蚀深度为氮化硅层的厚度，然后去除残留光刻胶，形成包括波导布拉格光栅、输入光波导以及输出光波导的芯层；

第五步：在所述芯层和下包层上通过等离子增强化学气相沉积法制作二氧化硅上包层；

第六步：在二氧化硅上包层上通过热蒸发或电子束蒸发法制备厚度为100～200nm的金属薄膜；

第七步：在所述金属薄膜上通过旋转涂覆法旋涂光刻胶，并通过光刻、显影过程在所述金属薄膜中部形成通孔掩膜图形，然后用酸腐蚀液对所述金属薄膜进行腐蚀，形成通孔掩膜图形的金属阻挡层；

第八步：以所述金属阻挡层作为掩膜，通过反应离子刻蚀或感应耦合等离子刻蚀法对所述二氧化硅上包层进行选择性刻蚀，刻蚀波导布拉格光栅周围的二氧化硅上包层后形成环状结构的上包层。