[发明专利]集光电极与微电极为一体的集成式生物芯片及制备方法

权利要求书

1.集光电极与微电极为一体的集成式生物芯片，其特征在于，包括：

利用半导体发光器件激发荧光粉，从而获得 580nm 的光，并用滤波片过滤掉半导体激发光，使得最终照射生物组织的光为 580nm 的光；其制备过程分为光电极的制作与微电极的制作，光电极与微电极分别位于衬底的正反面，且实现对光照区域电位的精准测量，具有良好的时空精确性；在长好外延层的透明衬底正面光刻显影并沉积掩膜介质层，腐蚀开窗露出 n 极和 p 极对应的位置，依次蒸镀 P 极金属、n 极金属、线路与 PAD 部分、温度传感器部分的金属，紧接着沉积掩膜介质层，再涂覆荧光粉涂层，然后蒸镀金属反射镜；其中，n极金属非闭合的围设于p极金属周围，温度传感器非闭合的围设n极金属周围，温度传感的两端、P 极金属和 n 极金属分别通过线路与 PAD 部分连接；在长好外延层的透明衬底背面依次设置滤波层和微电极层；之后，对整个器件进行封装，仅仅使光电极的 PAD、微电极的尖端与 PAD 三个部分暴露在外面。

2.根据权利要求 1 所述的集光电极与微电极为一体的集成式生物芯片，其特征在于：采用透明衬底，其中透明衬底的材料为 Al₂O₃、ZnO 或 SiC；正面光电极 p 极金属采用透光率高的导电材料；其中 p 极金属材料为 ITO、IZO、GZO、AZO、 AGZO、IGZO；ITO 透明电极的生长方法为电子束蒸发、金属有机化学气相沉积或磁控溅射。

3.根据权利要求 1 所述的集光电极与微电极为一体的集成式生物芯片，其特征在于：使用金属反射镜提高衬底背面的出光效率；其材料为金、银、铝或铜；温度传感器的材料是电阻值随温度直线性变化的金属。

4.根据权利要求 1 所述的集光电极与微电极为一体的集成式生物芯片，其特征在于：所述的荧光粉的材料为 YAG 荧光粉、TAG:Ce 荧光粉、铝酸盐、硅酸盐、氮化物以及氮氧化物荧光材料；荧光粉层的制作方法为直接贴上含有荧光粉的贴片、点胶法制备荧光粉膜或旋涂法制备荧光粉膜。

5.根据权利要求 1 所述的集光电极与微电极为一体的集成式生物芯片，其特征在于：微电极尖端部分采用透明金属，从而提高出光率；或者采用非透明金属，利用各微电极之间的间隙来透光。

6.根据权利要求1所述的集光电极与微电极为一体的集成式生物芯片，其特征在于：滤波层为布拉格反射镜，金属反射镜与布拉格反射镜采用蒸镀、生长的方式或者贴上含有同等反射功能的薄贴片；其中布拉格反射镜的材料为SiO₂/TiO₂、AlInN/GaN、AlInN/AlN或SiGe/Si。

7.权利要求 1 所述的集光电极与微电极为一体的集成式生物芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在长好 LED 的蓝宝石衬底上利用 ICP 干法刻蚀，刻蚀出P 型台，接着利用 PECVD沉积掩膜介质层，刻蚀出 P 型与 N 型窗口，分别蒸镀上电极金属；(2) 在掩膜介质层上通过光刻、整面蒸镀金属、剥离或腐蚀的方式得到线路与 PAD 部分；(3)在掩膜介质层上通过光刻、整面蒸镀金属、剥离或腐蚀的方式得到温度传感器； (4)沉积掩膜介质层，并旋涂或滴涂荧光粉层于 P 极金属、n 极金属上方，之后再制作金属反射镜；(5)整面涂上保护层材料，并将制备好的样品翻至背面，并对蓝宝石衬底进行减薄抛光；(6)在样品的背面，制作有滤波功能的布拉格反射镜；(7)在掩膜介质层上通过光刻、整面蒸镀金属、剥离或刻蚀的方式得到微电极；(8)器件的正反面均涂上保护层材料对器件进行封装，并让四个透明微电极尖端窗口及 PAD 窗口裸露出来。