一种太赫兹芯片制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体集成电路领域，提供一种太赫兹芯片。包括硅基底和环形材料；所述环形材料设置于硅基底的上表面，所述环形材料为立体结构，有若干间隙区域；所述间隙区域的俯视面以所述环形材料的中心轴为轴对称；所述环形材料的线宽为1

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹芯片


[0001]本技术涉及半导体芯片领域，更具体地，涉及一种太赫兹芯片。

技术介绍

[0002]太赫兹(Terahertz，THz)波是指频率在0.1
‑
10THz的电磁辐射，其波段(0.03
‑
3mm)位于微波与红外之间，是宏观电子学向微观光子学的过渡区域，展现出其它波段所没有的独特性和优异性。太赫兹波段光子的能量约为1
‑
10meV，不会对生物组织产生有害的电离辐射，相较于可见光与红外光谱，其穿透能力更强，且不易受瑞利散射的影响；同时，由于太赫兹辐射具有的相干性，因此能够直接得到所测物质的振幅和相位信息从而计算所测物质的折射率与吸收系数等参数；另外，许多大分子的振动和转动频率在太赫兹频段都有特殊的响应和相互作用，因此利用太赫兹辐射可以对其进行指纹识别，从而检测物质结构的微小差异。利用太赫兹波段作为辐射源，可同时得到待测物质的光谱数据和成像数据，为深入研究所测对象提供了多方面的数据，在大分子检测分析、生物医学诊断、农业食品安全、药品检测等诸多领域展现出巨大的应用潜力和市场价值。
[0003]超材料是周期排列的结构尺寸远小于入射波长的人工电磁材料，合理有效的设计可以使其实现一些奇特的光学特性，例如复折射、异常透射等。除此之外，超材料对电磁场具有良好的局域场增强作用，可与探测分子相互作用，出现强的谐振，将谐振特性用于太赫兹芯片传感，即可通过谐振峰的改变识别折射率和周围介质的变化，不仅能提高检测灵敏度，而且减少了分析物的用量。液体及水溶液在太赫兹波段有较强的吸收，常规的太赫兹光谱技术较难透射液体样本，太赫兹光谱技术与超材料芯片结合，可以极大提高检出的灵敏度，减少样本的使用量。太赫兹芯片对生物分子进行研究，还可以无标记、便捷、快速地检测生物分子在水溶液中的生理特性。太赫兹超材料表面外来物质沉积而引起的介电常数变化会导致共振频率偏移。因此，多种THz超材料生物传感器已被开发用于细菌、病毒、蛋白质和有机化合物的检测。本技术以太赫兹超材料芯片为载体，利用太赫兹光谱仪获对不同年限和不同产地的物质展开研究，为物质的检测和鉴定提供高效精准的技术手段。

技术实现思路

[0004]本技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种太赫兹芯片，包括：硅基底和环形材料；所述环形材料设置于硅基底的上表面，所述环形材料为立体结构，有若干间隙区域；
[0005]所述间隙区域的俯视面以所述环形材料的中心轴为轴对称；
[0006]所述环形材料的线宽为1
‑
10微米。
[0007]进一步，所述环形材料为周期结构超材料。
[0008]进一步，所述周期结构超材料的周期为48微米。
[0009]进一步，所述环形材料的俯视面长20
‑
30微米、宽30
‑
60微米。
[0010]进一步，所述间隙区域包括两个第一间隙区域和一个第二间隙区域，所述间隙区
域的俯视面以所述第二间隙区域的中心轴为轴对称。
[0011]进一步，所述环形材料的第一间隙区域的宽度为1
‑
8微米。
[0012]进一步，所述硅基底的电阻率≥20kΩ
·
cm。
[0013]进一步，所述硅基底的俯视面为50*50微米
‑
90微米*90微米的方形。
[0014]进一步，所述环形材料的材质为金质。
[0015]进一步，所述金质的厚度为0.1
‑
2微米。
[0016]超材料是周期排列的结构尺寸远小于入射波长的人工电磁材料，合理有效的设计可以使其实现一些奇特的光学特性，例如复折射、异常透射等。除此之外，超材料对电磁场具有良好的局域场增强作用，可与探测分子相互作用，出现强的谐振，将谐振特性用于太赫兹芯片传感，即可通过谐振峰的改变识别折射率和周围介质的变化，不仅能提高检测灵敏度，而且减少了分析物的用量。
[0017]芯片共振频率由间隙结构的电容以及环的形状的电感确定。共振频率的偏移由间隙结构中的介电材料引起，间隙区域外的介电材料对谐振频率没有影响。因此，通过增强溶液样本颗粒与太赫兹电磁波的相互作用或使样本尽量填满间隙结构，可以提高超材料太赫兹传感器的灵敏度。
[0018]通过设置对称矩形的间隙区域结构，当太赫兹电场方向沿着一定的方向偏振时，得到的基于该结构的太赫兹透射光谱会出现明显的特征谐振峰，而且此时得到的信号同样也会有较高的信噪比。
[0019]另外，由于超表面的太赫兹芯片器件结构单元尺寸较小，需要用微加工技术制备，光刻技术是微加工技术中精度比较高的一种，本技术可以采用光刻技术制备太赫兹芯片。过程分为甩胶、前烘焙、曝光、显影、后烘焙、蒸镀以及剥离七个步骤，最后用硬刀把硅片划片为多个所需芯片样本。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0021](1)提供一种高灵敏度的太赫兹超材料芯片。
[0022](2)提高太赫兹超材料芯片的亲水性。
[0023](3)提升样本与芯片的接触面积。
附图说明
[0024]图1为本技术实施例1的太赫兹芯片的结构图。
[0025]图2为本技术实施例1的太赫兹芯片的结构示意图。
[0026]图3为本技术实施例1的太赫兹芯片谐振峰仿真图。
具体实施方式
[0027]本技术附图仅用于示例性说明，不能理解为对本技术的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示，本实施例提供一种太赫兹芯片，具体包括：硅基底和环形材料；所述环形材料设置于硅基底的上表面，所述环形材料为立体结构，有若干间隙区域；
[0030]所述间隙区域的俯视面以所述环形材料的中心轴为轴对称；
[0031]所述环形材料的线宽为1
‑
10微米。
[0032]优选地，所述环形材料为周期结构超材料。
[0033]优选地，所述周期结构超材料的周期为48微米。
[0034]优选地，所述环形材料的俯视面长20
‑
30微米、宽30
‑
60微米。
[0035]优选地，所述间隙区域包括两个第一间隙区域和一个第二间隙区域，所述间隙区域的俯视面以所述第二间隙区域的中心轴为轴对称。
[0036]优选地，所述环形材料的第一间隙区域的宽度为1
‑
8微米。
[0037]优选地，所述硅基底的电阻率≥20kΩ
·
cm。
[0038]优选地，所述硅基底的俯视面为50*50微米
‑
90微米*90微米的方形。
[0039]优选地，所述环形材料的材质为金质。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹芯片，其特征在于，包括硅基底和环形材料；所述环形材料设置于硅基底的上表面，所述环形材料为立体结构，有若干间隙区域；所述间隙区域的俯视面以所述环形材料的中心轴为轴对称；所述环形材料的线宽为1
‑
10微米。2.根据权利要求1所述的太赫兹芯片，其特征在于，所述环形材料为周期结构超材料。3.根据权利要求2所述的太赫兹芯片，其特征在于，所述周期结构超材料的周期为48微米。4.根据权利要求1所述的太赫兹芯片，其特征在于，所述环形材料的俯视面长20
‑
30微米、宽30
‑
60微米。5.根据权利要求1所述的太赫兹芯片，其特征在于，所述环形材料的俯视面呈M字形，所述间隙区域包括两...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茜，
申请(专利权)人：江门市华讯方舟科技有限公司，
类型：新型
国别省市：