基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片，包括襯底，其特征是：在所述襯底上表面設(shè)置分隔的左芯片和右芯片，左芯片和右芯片分別包括設(shè)置在襯底上表面的GaN層，在GaN層上表面設(shè)置AlGaN層，在GaN層和AlGaN層之間形成二維電子氣；在所述AlGaN層上表面分別蒸鍍形成漏極金屬層、源極金屬層和柵極金屬層；在所述右芯片的柵極金屬層上生長氫氣隔離層，氫氣隔離層覆蓋柵極金屬層的上表面和側(cè)面。本實用新型利用二維電子氣載流子濃度受縱向電壓影響的原理，柵極金屬層在不同氫氣濃度的電離下產(chǎn)生不同的肖特基勢壘，肖特基勢壘作用于二維電子氣的第三維方向，使電子氣載流子發(fā)生變化；不同濃度氫氣產(chǎn)生不同肖特基勢壘，測得不同電子氣電流，從而測試出氫氣濃度。
【專利說明】基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種氫氣傳感器芯片，尤其是一種基于二維電子氣的氫氣傳感器
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【背景技術(shù)】
[0002]氫氣傳感器主要用于工業(yè)安全領(lǐng)域，它可以直接反映出氣體濃度而不必通過分壓來反映?，F(xiàn)有的氫氣傳感器一般米用與氣體發(fā)生氧化或還原反應(yīng)的感應(yīng)電極，在外部電路上形成電流，產(chǎn)生的電流與傳感器外氣體濃度成比例，以接測量當(dāng)前氣體含量。
[0003]與大部分工業(yè)一樣，氫氣傳感器也具有高競爭性。因此，氫氣傳感器制造商常常尋找具有競爭優(yōu)墊的改進(jìn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片，達(dá)到測試環(huán)境氫氣濃度的目的。
[0005]按照本實用新型提供的技術(shù)方案，所述基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片，包括襯底，其特征是:在所述襯底上表面設(shè)置相互分隔的左芯片和右芯片，左芯片和右芯片分別包括設(shè)置在襯底上表面的GaN層，在GaN層上表面設(shè)置AlGaN層，在GaN層和AlGaN層之間形成二維電子氣；在所述AlGaN層上表面分別蒸鍍形成漏極金屬層、源極金屬層和柵極金屬層；在所述右芯片的柵極金屬層上生長氫氣隔離層，氫氣隔離層覆蓋柵極金屬層的上表面和側(cè)面。
[0006]所述漏極金屬層和源極金屬層為Ti/Al或Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Ni/Au金屬層，漏極金屬層和源極金屬層與AlGaN層形成歐姆接觸。
[0007]所述柵極金屬層為Pt金屬，柵極金屬層與AlGaN層形成肖特基接觸。
[0008]所述氫氣隔離層為SiO2或Si3N4。
[0009]所述襯底為藍(lán)寶石襯底、Si襯底或SiC襯底。
[0010]本實用新型利用二維電子氣載流子受縱向電壓影響的原理原理，通過在柵極金屬層鉬金對氫氣的電離會產(chǎn)生不同的肖特基勢壘，使此肖特基勢壘會作用于二維電子氣的第三維方向，限制二維電子氣中二維方向的通道深度，使電子氣載流子發(fā)生變化；不同濃度氫氣會產(chǎn)生不同的肖特基勢壘，得到不同電子氣電流，從而通過不同電流測試出環(huán)境中的氫氣濃度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合具體附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。[0013]如圖1所示:所述基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片包括襯底l、GaN層2、二維電子氣3、AlGaN層4、漏極金屬層5、源極金屬層6、柵極金屬層7、氫氣隔離層8、左芯片11、右芯片12等。
[0014]如圖1所示，本實用新型包括襯底1，在襯底I上表面設(shè)置相互分隔的左芯片11和右芯片12，左芯片11和右芯片12分別包括設(shè)置在襯底I上表面的GaN層2，在GaN層2上表面設(shè)置AlGaN層4，在GaN層2和AlGaN層4之間形成二維電子氣3 ;在所述AlGaN層4上表面分別蒸鍍形成漏極金屬層5、源極金屬層6和柵極金屬層7 ;在所述右芯片12的柵極金屬層7上生長氫氣隔離層8，氫氣隔離層8覆蓋柵極金屬層7的上表面和側(cè)面；
[0015]所述漏極金屬層5和源極金屬層6為Ti/Al或Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Ni/Au金屬層，漏極金屬層5和源極金屬層6與AlGaN層4形成歐姆接觸；
[0016]所述柵極金屬層7為Pt金屬，柵極金屬層7與AlGaN層4形成肖特基接觸；
[0017]所述氫氣隔離層8為SiO2或Si3N4 ；
[0018]所述襯底I為藍(lán)寶石襯底、Si襯底或SiC襯底。
[0019]本實用新型所述基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片制造過程如下:(I)在襯底I上表面設(shè)置GaN層2，在GaN層2上表面設(shè)置AlGaN層4，在GaN層2和AlGaN層4之間會形成二維電子氣3 ; (2)在上述AlGaN層4上通過化學(xué)干法蝕刻將左芯片11和右芯片12獨(dú)立出來，即干蝕刻掉一定區(qū)域的AlGaN層4和GaN層2，直至襯底I的上表面；(3)在左芯片11和右芯片12的AlGaN層4上分別蒸鍍形成漏極金屬層5、源極金屬層6和柵極金屬層7，漏極金屬層5和源極金屬層6為Ti/Al或Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Ni/Au金屬層，通過一定的退火條件，使漏極金屬層5和源極金屬層6與AlGaN層4形成歐姆接觸；柵極金屬層7為Pt金屬，柵極金屬層7與AlGaN層4為肖特基接觸；(4)在右芯片12的柵極金屬層7上生長氫氣隔離層8，所述隔離層8為SiO2，此氫氣隔離層8會將右芯片12與氫氣隔離開，通過漏極金屬層5和源極金屬層6之間的一定電壓提供氫氣濃度為零時候的初始電流，對比左右兩個芯片的電流可以得到氫氣對二維電子器電流的改變量。
[0020]本實用新型的工作原理:本實用新型利通過在柵極金屬層鉬金對氫氣的電離會產(chǎn)生不同的肖特基勢壘，使此肖特基勢壘會作用于二維電子氣的第三維方向，限制二維電子氣中二維方向的通道深度，使電子氣載流子發(fā)生變化；不同濃度氫氣會產(chǎn)生不同的肖特基勢壘，得到不同電子氣電流；從而通過不同電流測試出環(huán)境中的氫氣濃度。具體為:通過在左右兩個芯片的漏極金屬層和源極金屬層施加相同固定的電壓，左邊芯片得到氫氣下的電流，右邊芯片得到芯片的初始電流；兩電流之間不同的差異就是測到不同氫氣的不同濃度。
【權(quán)利要求】
1.一種基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片，包括襯底(I)，其特征是:在所述襯底(I)上表面設(shè)置相互分隔的左芯片(11)和右芯片(12)，左芯片(11)和右芯片(12)分別包括設(shè)置在襯底(I)上表面的GaN層(2 )，在GaN層(2 )上表面設(shè)置AlGaN層(4 )，在GaN層(2 )和AlGaN層(4)之間形成二維電子氣(3);在所述AlGaN層(4)上表面分別蒸鍍形成漏極金屬層(5)、源極金屬層(6)和柵極金屬層(7);在所述右芯片(12)的柵極金屬層(7)上生長氫氣隔離層(8)，氫氣隔離層(8)覆蓋柵極金屬層(7)的上表面和側(cè)面。
2.如權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片，其特征是:所述柵極金屬層(7 )為Pt金屬，柵極金屬層(7 )與AlGaN層(4 )形成肖特基接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片，其特征是:所述氫氣隔離層(8)為 Si02*Si3N4。
4.如權(quán)利要求1所述的基于二維電子氣的氫氣傳感器芯片，其特征是:所述襯底(I)為藍(lán)寶石襯底、Si襯底或SiC襯底。
【文檔編號】H01L29/778GK203800048SQ201320754832
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】鄧群雄, 郭文平, 柯志杰, 黃慧詩 申請人:江蘇新廣聯(lián)科技股份有限公司