ساخت آشكارساز ماده بيولوژيكي با روش تشديگر صوتي حجمي با استفاده از تكنولوژي سيستم‌هاي ميكروالكترومكانيكي

Fabrication of biological material detector with FBAR-based sensor using MEMS technology

در اين مقاله ساخت آشكارساز مواد بيولوژيكي بر پايه فن‌آوري سيستم‌هاي ميكروالكترومكانيكي (MEMS )كه با تكنيك تشديدگر صوتي حجمي (FBAR) عمل مي‌كند، ارايه شده است. حسگر ساخته شده از يك غشاي نازك اكسيد‌سيليكون تشكيل شده است كه بر روي آن يك لايه نازك پيزوالكتريك بين دو الكترود طلايي ساندويچ شده است. براي جذب و شناسايي ماده بيولوژيكي مورد نظر، يك لايه آنتي بادي بر پشت حسگر تثبيت مي-شود كه به ماده بيولوژيكي هدف حساس مي‌باشد. عمليات شناسايي از طريق سنجش جرمي صورت مي‌گيرد. هنگامي كه ماده بيولوژيكي خاص بر روي حسگر قرار مي‌گيرد، به لايه آنتي‌بادي متصل شده و سبب افزايش جرم حسگر و تغيير در فركانس تشديد آن مي‌شود. تعدادي از فرآيندهاي استاندارد مدار مجتمع هم‌چون تبخير پرتوالكتروني طلا، اسپاترينگ مغناطيسي اكسيد‌روي، سونش مرطوب و فوتوليتوگرافي به كارگرفته‌شده‌اند تا فرآيندي ساده را براي ساخت اين آشكارساز شكل دهند. براي ايجادغشاي نازك در پشت حسگر از روش مرسوم ميكروماشين‌كاري حجمي استفاده شده است. همچنين به منظور تست حسگر، ابزار آزمايشگاهي مخصوصي نيز طراحي و ساخته شده است. با تثبيت لايه آنتي‌ TNT بر پشت حسگر، اين حسگر به ماده بيولوژيكي TNT حساس مي‌شود. نتايج تست نشان مي‌دهد كه ميكروحسگرساخته شده داراي حساسيت بالا نسبت به TNT، گزينش‌گري بالا و تكرارپذيري خوبي مي‌باشد.

In this paper, Fabrication of Biological material detector, which detects using film bulk acoustic resonator (FBAR) technique, based on MEMS technology is introduced. Fabricated sensor consists of a thin oxide silicone membrane on which a piezoelectric layer is sandwiched between two gold electrodes. To detect specific Biological material, antibodies which are sensitive to goal Biological material were immobilized on the backside of FBAR sensor. Biological material detection is done through the mass sensing. When the specific Biological material is exposed to the sensor, it binds to the antibody on the sensor, causing a shift in the resonant frequency of the FBAR sensor. Some integrated circuit processes such as E-beam evaporation of Au, RF magnetron Sputtering of ZnO, wet etching process, and photolithography process are used to fabricate this detector. For fabrication of thin membrane, bulk micromachining method is used. In addition, to test the fabricated sensor, a new set up is designed and fabricated. With coating of anti-TNT layer on the backside of the fabricated sensor, it gets sensitive to TNT.