[发明专利]一种基于AlGaN/GaN HEMT的生物表面微流道制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物半导体芯片技术领域，特别涉及一种生物微流道芯片的制备方法。

背景技术

宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的典型代表，具有禁带宽带大、耐高压、耐高温、耐酸碱腐蚀、抗辐射、电子饱和速度和漂移速度高、容易形成高质量异质结构的优异特性，非常适合制造高温、高频、大功率、抗辐照微波电子器件。

2005年Kang等人开始开展AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)用于生物传感领域的研究,从而使得AlGaN/GaN HEMT器件在生物传感领域的应用得到了广泛的关注。与传统的硅基生物器件相比较,GaN基生物传感器件的化学性能更稳定,同时具备无毒性、可降低吸附细胞退化等优点,

在AlGaN/GaN HEMT结构中,由于自发极化和压电极化效应,AlGaN/GaNHEMT器件的界面处会形成一个2DEG的表面通道,势阱中的2DEG受控于栅极电压,该结构用作生物传感器是将AlGaN/GaNHEMT的栅极用生物分子膜代替,器件工作时,待测抗原的引入引起生物分子膜表面电压的变化,从而引起势阱中2DEG浓度的改变,而2DEG浓度的改变会导致晶体管的源极(source)和漏极(drain)之间电流的变化,因此可通过电流的变化来检测引入待测抗原的浓度变化。

传统的微流道芯片是以各种微管道网络为结构特征,用来实现对包含生化组份微流体的控制和检测分析,包括常见的毛细管电泳芯片、PCR反应芯片、介电电泳分离芯片等。

本发明提出将生物微流道芯片与AlGaN/GaN HEMT器件集成及制造方法，实现快速的生物样品制备、反应、检测分析集成化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于AlGaN/GaN HEMT的生物表面微流道芯片，并提出相应的制备方法，具体是在AlGaN/GaN HEMT制备过程中，由本发明提出的微流道工艺取代T型栅的制备。

一种基于AlGaN/GaN HEMT的生物表面微流道制备方法微流道工艺，该工艺包括以下步骤，

1.使用MOCVD、PECVD等外延生长AlGaN/GaN HEMT的异质结材料结构；

2.制作源漏金属形成欧姆接触；

3.制备微流道 

1)在HEMT表面均匀涂上第一层光刻正胶；

2)使用步进投影光刻机(stepper)进行曝光，显影，在厚度10μm的正胶膜上形成第一层胶窗口，即微流道的底部窗口；

3)采用涂布材料涂在底层胶表面，隔离上下层胶体；

4)涂上负lift-out图形工艺胶，厚度为1.0um；

5)使用步进投影光刻机进行曝光；形成双层胶微流道完整的胶型结构；

6)采用ICPCVD设备，淀积SiN腔体材料，腔壁厚度约为10um；

7)使用剥离液剥离所有胶体，形成高10um左右微流道 

4.使用PECVD设备生长SiN钝化层。

附图说明

图1为第一层涂胶、光刻工艺；

图2为涂涂布材料、光刻工艺；

图3为涂第二层负胶、光刻工艺；

图4为蒸发SiN腔体材料、去胶后形成微流道工艺。

具体实施方式

如图1-4所示，一种基于AlGaN/GaN HEMT的生物表面微流道制备方法微流道工艺，该工艺包括以下步骤，

1.使用MOCVD、PECVD等外延生长AlGaN/GaN HEMT的异质结材料结构；

在SiC衬底上依次生长4μm厚的GaN/AlN缓冲层,2μm厚i-GaN层,25nm厚的Al_0.25Ga_0.75N势垒层，5nm厚的GaN帽层。

2.制作源漏金属形成欧姆接触；

对样品甩正胶MIR-701，转速为5000转/min，在150℃的热板上烘2分钟，采用紫外光刻及显影、定影形成腐蚀窗口；

使用ICP-RIE设备干法刻蚀AlGaN势垒层和GaN缓冲层，刻蚀深度为150nm，反应气体为Cl₂/Ar。

电子束蒸发Ti/Al/Ni/Au金属，在氮气氛围内快速热退火，在AlGaN势垒层上面的两侧形成源漏电极。该源漏电极间距为18μm，退火条件为，温度850℃下，退火时间1分钟。

3.制备微流道 

1)在HEMT表面均匀涂上第一层光刻正胶；