[發明專利]GaN基生物傳感器及其制作方法在審

申請號：	201410074971.0	申請日：	2014-03-03
公開（公告）號：	CN104897762A	公開（公告）日：	2015-09-09
發明（設計）人：	李加東;苗斌;吳東岷	申請（專利權）人：	中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
主分類號：	G01N27/414	分類號：	G01N27/414
代理公司：	南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256	代理人：	王鋒
地址：	215000 江蘇省蘇州***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	gan 生物傳感器及其制作方法
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【說明書】：

技術領域

本申請屬于生物醫療儀器裝置及其應用技術領域，特別是涉及一種GaN基生物傳感器及其制作方法。

背景技術

GaN基Ⅲ-Ⅴ半導體材料具有寬的直接帶隙，優異的物理、化學穩定性，高飽和電子漂移速度，高擊穿場強和高熱導率等優越性能，特別是AlGaN/GaN低維異質結構界面導帶很大的能帶偏移和AlGaN層極強的壓電和自發極化效應，可以提供比AlGaAs/GaAs異質結構高出近一個數量級的二維電子氣（2DEG）密度，加上GaN基材料高的擊穿電場，使的GaN基器件的功率密度理論上比GaAs基器件高10倍以上，因此，GaN基寬禁帶半導體，特別是AlGaN/GaN異質結構材料被認為是發展高溫、高頻、高功率、抗輻射的第三代微電子器件的最優選材料體系。

基于AlGaN/GaN異質結構材料的優異性能，研究人員進行了AlGaN/GaN異質結構材料在不同領域的應用研究，諸如中科院蘇州納米所J?.D.?Sun及Y.F.Sun等人以及中科院上海技術物理研究所W.?D.?Hu等人進行了AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）太赫茲探測器的研究，研制出了在室溫工作的太赫茲探測器；中科院上海技術物理研究所X.D.Wang等人及西安電子科技大學的Z.Xu等人分別進行了AlGaN/GaN?HEMT基射頻/微波功率放大器及AlGaN/GaN?HEMT基變頻器的研究，并取得了良好的結果。而在目前人們極為關注的生化安全，環境監測領域AlGaN/GaN?HEMT基器件也有廣泛應用前景。

在生物傳感領域，與傳統的硅基生物器件相比較，GaN基生物傳感器件的化學性能更穩定，同時具備無毒性、可降低吸附細胞退化等優點。在當前的研究中，HEMT器件傳感區域通常采用Au膜或者氧化層鈍化膜固定生物分子膜及待檢測分子的識別元件，Au膜的形成需要紫外光刻機，電子束蒸發臺以及剝離工藝，而氧化物膜的形成需要等離子體增強化學氣相沉積臺（PECVD）、紫外光刻機，干法刻蝕機等設備，這會增加傳感器的制作難度，提高制作成本，同時Au膜或氧化膜的存在還會增加待檢測分子調控2DEG的距離，從而會對傳感器的性能產生影響。另一方面，當前GaN基生物傳感器的結構尺寸為微米量級，器件封裝通常采用光刻膠、氮化硅及氧化硅三種不同的封裝方式，然而采用氮化硅、氧化硅無機材料封裝時，其制作工藝與器件的兼容性高，但該材料在測試過程中易出現液體離子滲入保護層引起器件損壞的問題。而采用光刻膠封裝時，器件不宜長期應用在有機環境中，同時采用光刻膠、氮化硅及氧化硅三種封裝方式對設備的要求也比較高，從而增加了制作成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種GaN基生物傳感器及其制作方法，解決現有技術中采用Au膜或氧化物膜制作成本高、所獲得傳感器性能差的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請實施例公開了一種GaN基生物傳感器，包括：

襯底；

形成于所述襯底上的AlGaN/GaN異質結,?所述AlGaN/GaN異質結包括依次形成于所述襯底上的第一GaN層、AlGaN層和第二GaN層；

位于所述AlGaN/GaN異質結上的源極和漏極，所述第二?GaN層的表面具有一傳感區，所述傳感區位于所述源極和漏極之間;

生物分子膜,直接修飾于所述傳感區上。

優選的，在上述的GaN基生物傳感器中，所述源極和漏極的尺寸為0.25?mm²~25mm²，所述源極和漏極之間的距離為0.5mm~5mm，所述源極和漏極的外側還封裝有硅酮。

優選的，在上述的GaN基生物傳感器中，所述襯底的材料選自藍寶石或硅。

優選的，在上述的GaN基生物傳感器中，所述生物分子膜采用可在第二GaN層表面形成尾基為-COOH的生物試劑或尾基為-N2H的生物試劑。

相應地，本發明還公開了一種GaN基生物傳感器的制作方法，包括：