[發(fā)明專利]基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器及其制造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610352710.X | 申請日： | 2016-05-24 |
| 公開（公告）號： | CN107421994B | 公開（公告）日： | 2019-11-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉源;保羅·邦凡蒂 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司 |
| 主分類號： | G01N27/04 | 分類號： | G01N27/04 |
| 代理公司： | 31219 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) | 代理人： | 羅泳文<國際申請>=<國際公布>=<進入 |
| 地址： | 201306上海市浦東新*** | 國省代碼： | 上海;31 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 二維 電子 功耗 氫氣 傳感器 及其 制造 方法 | ||
1.一種基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括步驟：
步驟1)，提供一硅襯底，于所述硅襯底表面依次形成GaN層以及AlGaN層，所述GaN層以及AlGaN層之間形成二維電子氣界面；
步驟2)，于所述AlGaN層表面形成感應(yīng)電極以及分別位于感應(yīng)電極兩側(cè)的加熱器；
步驟3)，于AlGaN層、感應(yīng)電極及加熱器表面形成保護阻擋層，去除兩個感應(yīng)電極之間的保護阻擋層，露出AlGaN/GaN層作為基于二維電子氣的感應(yīng)區(qū)域；
步驟4)，去除感應(yīng)電極及加熱器外圍的保護阻擋層形成窗口，各窗口之間保留有感應(yīng)電極的引出梁以及加熱器的引出梁，去除窗口內(nèi)的AlGaN層及GaN層，露出硅襯底；
步驟5)，基于所述窗口對所述硅襯底進行濕法腐蝕，形成藉由感應(yīng)電極的引出梁以及加熱器的引出梁懸掛的傳感器結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器的制造方法，其特征在于：步驟1)在生長GaN層之前還包括于所述硅襯底表面生長AlN緩沖層的步驟，所述AlN緩沖層的厚度范圍為50～100nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器的制造方法，其特征在于：所述GaN層的厚度范圍為100～300nm，所述AlGaN層的厚度范圍為10～20nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器的制造方法，其特征在于：步驟2)包括：
步驟2-1)，于所述AlGaN層表面形成金屬層；
步驟2-2)，于所述金屬層表面制作光刻圖形；
步驟2-3)，基于所述光刻圖形刻蝕所述金屬層，形成感應(yīng)電極以及分別位于感應(yīng)電極兩側(cè)的加熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器的制造方法，其特征在于：所述感應(yīng)電極及加熱器的材料選自于Au、Pt及W中的一種，厚度范圍為50～100nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器的制造方法，其特征在于：步驟3)中所述保護阻擋層選用為采用低壓化學(xué)氣相沉積法制備的低應(yīng)力SiN層，所述低應(yīng)力SiN層的厚度范圍為200～1000nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器的制造方法，其特征在于：所述硅襯底選用為(100)晶向的硅襯底，步驟5)濕法腐蝕的腐蝕液選用為TMAH溶液，通過濕法腐蝕后的硅襯底中形成倒金字塔狀的空腔結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器的制造方法，其特征在于：所述傳感器結(jié)構(gòu)藉由6根引出梁懸掛，包括第一感應(yīng)電極的第一引出梁、第二感應(yīng)電極的第二引出梁、第一加熱器兩端的第三引出梁及第四引出梁以及第二加熱器兩端的第五引出梁及第六引出梁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器的制造方法，其特征在于：各引出梁末端設(shè)置有焊盤結(jié)構(gòu)。
10.一種基于二維電子氣的低功耗氫氣傳感器，其特征在于，包括：硅襯底及傳感器結(jié)構(gòu)，所述硅襯底中形成有空腔結(jié)構(gòu)，所述傳感器結(jié)構(gòu)藉由多根引出梁懸掛于所述硅襯底上；
所述傳感器結(jié)構(gòu)包括：
GaN層及AlGaN層，所述GaN層以及AlGaN層之間形成二維電子氣界面；
感應(yīng)電極，形成于所述AlGaN層之上；
加熱器，形成于所述AlGaN層之上，且位于所述感應(yīng)電極的兩側(cè)；
保護阻擋層，覆蓋于所述AlGaN層、感應(yīng)電極及加熱器表面，且于兩個感應(yīng)電極之間露出有AlGaN/GaN層作為基于二維電子氣的感應(yīng)區(qū)域；
所述傳感器結(jié)構(gòu)的引出梁包括第一感應(yīng)電極的第一引出梁、第二感應(yīng)電極的第二引出梁、第一加熱器兩端的第三引出梁及第四引出梁以及第二加熱器兩端的第五引出梁及第六引出梁。
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