一种双栅结构GaN基pH传感器的制备方法与流程

文档序号:19146377发布日期:2019-11-15 23:34阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,利用薄势垒层(4)结构,实现高的跨导;结合背栅电极与沟道的电容耦合作用,获得突破能斯托极限的探测感度;具体包括以下步骤:

s1.在n型gan衬底(1)上生长高阻绝缘的gan过渡层(2)作为背栅的介质层(6);

s2.在高阻绝缘的gan过渡层(2)上生长gan沟道层(3);

s3.在沟道层(3)表面生长algan薄势垒层(4);

s4.沉积欧姆接触电极(5);

s5.生长介质层(6)掩盖电极及接入区只露出顶栅极探测区域。

2.根据权利要求1所述的双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,所述的步骤s1至s3中生长的高阻绝缘的gan过渡层(2)及薄势垒厚度较小的algan/gan异质结材料。

3.根据权利要求1所述的双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,通过在所述的s5步骤中沉积氮化硅以同时保护金属电极并提升接入区沟道性能。

4.根据权利要求1所述的双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,所述的衬底(1)为氨热法、hvpe或者mocvd生长的gan自支撑衬底(1)中的任一种;所述的高阻绝缘过渡层(2)为aln、algan、gan的任一种或组合;厚度为10nm~10μm;所述的介质层(6)为氮化硅,厚度为0-500nm。

5.根据权利要求1所述的双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,所述的gan沟道层(3)为非故意掺杂的gan外延层或掺杂的高阻gan外延层,所述掺杂高阻层的掺杂元素为碳或铁;gan外延层厚度为100nm~20μm。

6.根据权利要求1所述的双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,所述的algan薄势垒层(4)为低铝组分algan,algan层厚度为0-20nm,且铝组分浓度在0-15%之间。

7.根据权利要求6所述的双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,所述的algan薄势垒层(4)材料还可以为alinn、ingan、alingan、aln中的一种或任意几种的组合。

8.根据权利要求1至6任一项所述的双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,所述的欧姆接触电极(5)材料为ti/al/ni/au合金、ti/al/ti/au合金、ti/al/mo/au合金或ti/al/ti/tin合金,电极加厚金属材料为ni/au合金、in/au合金或者pd/au合金。

9.根据权利要求8所述的双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,所述的algan薄势垒层(4)中,与gan层之间还可以插入一aln薄层,厚度为1-10nm。

10.根据权利要求8所述的双栅结构gan基ph传感器的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中的高阻绝缘过渡层(2)、步骤s2中的gan沟道、步骤s3中的algan薄势垒层(4)的生长方法为金属有机化学气相沉积法、分子束外延法;所述步骤s5中介质层(6)的生长方法为等离子体增强化学气相沉积法、原子层沉积法、物理气相沉积法或磁控溅射法。


技术总结
本发明涉及半导体传感器技术领域,更具体地,涉及一种双栅结构GaN基pH传感器的制备方法。包括以下步骤:S1.在n型GaN衬底上生长高阻绝缘的GaN过渡层作为背栅的介质层;S2.在高阻绝缘的GaN过渡层上生长GaN沟道层;S3.在沟道层表面生长AlGaN薄势垒层;S4.沉积欧姆接触电极;S5.生长介质层掩盖电极及接入区只露出顶栅极探测区域。本发明提供的一种双栅结构GaN基pH传感器的制备方法,生长薄势垒AlGaN层,利用氮化硅钝化层覆盖传感区域以外部分提升接入区的二维电子气浓度及迁移率;利用薄势垒层结构,可实现高的跨导,并结合背栅电极与沟道的电容耦合作用,从而获得突破能斯脱极限的探测感度。

技术研发人员:李柳暗
受保护的技术使用者:中山大学
技术研发日:2019.07.25
技术公布日:2019.11.15
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