一种具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片及制备方法与流程

技术特征：

1.一种具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片，其特征在于，由下往上依次包括衬底（1）、成核层及应力缓冲层（2）、GaN层（3）、AlGaN层（4）；所述至少GaN层（3）以上形成凸台，GaN层和AlGaN层形成在凸台上，所述AlGaN层上形成有源电极金属和漏电极金属（5），所述凸台以下设有长引线（6）及多个Pad(7)，所述源电极金属、漏电极金属（5）皆与对应的Pad区域（7）电连接；所述源电极金属和漏电极金属（5）之间的传感区域形成敏感材料层（8）；所述凸台以下沉积绝缘材料台（10），所述绝缘材料台高度高于所述凸台；厚金属材料跨在绝缘材料台上形成空气桥参比电极（9）；所述传感器被绝缘材料（11）封装，露出溶液接触区及电接触区，溶液接触区覆盖部分参比电极（9）及所有传感区域。

2.根据权利要求1所述的一种具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片，其特征在于：所述的源电极金属和漏电极金属（5）之间形成的敏感材料层（8），通过改变修饰及表征方式可得到不同的敏感材料层，得到对不同的离子和生物分子进行检测。

3.根据权利要求1所述的一种具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片，其特征在于：所述的刻蚀得到的凸台两端设有绝缘材料台（10）以支撑空气桥参比电极（9），绝缘材料台（10）高度高于凸台10nm~50μm，绝缘材料包括但不限于二氧化硅，氮化硅，树脂，硅胶等。

4.根据权利要求1所述的一种具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片，其特征在于：所述的空气桥参比电极（9）悬于含有敏感材料层（8）的传感区域上方，与敏感材料层（8）之间由空气隔离绝缘，避免接触；所述的空气桥参比电极（9）包含但不限于惰性金属。

5.根据权利要求1所述的一种具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片，其特征在于：所述的空气桥参比电极（9）不仅对器件的传感区域进行遮光，并且对待测溶液的电位进行稳定；当检测溶液时，由待测溶液连接敏感材料层及其上方的参比电极；通过空气桥遮挡外界对敏感材料层的光照，避免光生载流子的产生以及光照对溶液的干扰，并增强对栅区的控制。

6.根据权利要求1所述的一种具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片，其特征在于：所述的绝缘封装材料（11）覆盖除参比电极以外的所有电传感区，封装材料包括但不限于树脂。

7.权利要求1所述的具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 在衬底（1）上依次生长成核层及应力缓冲层（2）、GaN层（3）、AlGaN层（4），制备出传感器的外延结构；

S2. 选择性刻蚀AlGaN层（4）及一定厚度的GaN层（3）、应力缓冲层及成核层（2）；

S3. 分别蒸镀源电极金属、漏电极金属（5）；

S4. 蒸镀长引线（6）及Pad区域(7)；

S5. 沉积绝缘材料，绝缘材料沉积厚度高于台面刻蚀深度10nm~50μm，并刻蚀形成绝缘材料台（10）；

S6. 在芯片表面光刻并蒸镀，运用光刻胶分隔即将形成空气桥的金属与下方的半导体材料；

S7. 加厚参比电极，剥离溶解光刻胶，形成空气桥参比电极（9）；

S8. 对传感器传感区域进行表面功能化修饰及表征,形成敏感材料层（8）；

S9. 涂覆绝缘材料形成封装层（11）；

通过上述S1至S9步骤制成具有遮光封装结构的传感器芯片。

8.根据权利要求7所述的一种具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片的制备方法，其特征在于：所述的源电极金属、漏电极金属（5）通过金属长引线（6）与Pad区域（7）形成电连接，所述参比电极（9）直接拉长引出形成电连接。

9.根据权利要求7所述的一种具有空气桥参比电极遮光结构的传感器芯片的制备方法，其特征在于：该芯片可植入生物体内、对生物组织的损伤较小，参比电极架起空气桥，减小光照对器件性能的影响，并且空气桥参比（9）电极悬于器件上方，对有源区的控制增强，可对各类离子、小型生物分子进行精确的测量。