[发明专利]集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片及方法

权利要求书

1.集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片，其特征在于，通过选区生长得到传感器与发光器的不同外延结构；其中传感器自下而上包括衬底层，以及依次形成在衬底层上的缓冲层、GaN层、AlGaN层；所述GaN层上形成凸台，GaN层和AlGaN层形成在GaN层的凸台上，所述AlGaN层上形成有源电极金属和漏电极金属，所述GaN层上形成参比电极，所述源电极金属和漏电极金属之间形成生物分子膜，所述生物分子膜即为传感区域；其中发光器自下而上包括衬底层，以及依次形成在衬底层上的缓冲层、GaN层、AlGaN层、图形化掩膜层、在传感器的外延结构上进行选择性外延生长的n-GaN层、有源层、p-GaN层以及透明导电薄膜，所述GaN层上形成凸台，GaN层、AlGaN层、图形化掩膜层、在传感器的外延结构上进行选择性外延生长的n-GaN层、有源层、p-GaN层以及透明导电薄膜形成在GaN层的凸台上，p电极金属设置在透明导电薄膜上，n电极金属设置在AlGaN层上；GaN层上还设有多个Pad区域，所述源电极金属、漏电极金属、参比电极、p电极金属、n电极金属、皆与对应的Pad区域电连接。

2.根据权利要求1所述的集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片，其特征在于：在GaN层上还设有参比电极，参比电极材料为Pt、Au，且其与对应的Pad区域电连接。

3.根据权利要求1所述的集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片，其特征在于：在源电极金属和漏电极金属之间形成生物分子膜，不同的修饰及表征方式可得到不同的生物分子膜可以实现对不同的特异性分子的识别和测试。

4.根据权利要求1所述的集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片，其特征在于：所述的发光器的n-GaN层、有源层及p-GaN层的选择性外延生长是在传感器的外延基础上进行生长的，从而将传感器与发光器高度集成。

5.根据权利要求1所述的集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片，其特征在于：所述在传感器的外延结构上进行选择性外延生长的n-GaN层、有源层、p-GaN层构成三维立体结构，其结构包括但不限于六角金字塔结构。

6.根据权利要求1所述的集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片，其特征在于：n电极金属设置在AlGaN层上，p电极金属设置在透明导电薄膜上，n电极金属与n-GaN层之间由GaN层与AlGaN层之间形成的2DEG电连接；电流从p电极金属注入从n电极金属流出，该导通电驱动发光器。

7.权利要求1所述的集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 在衬底上依次生长缓冲层、GaN层、AlGaN层，制备出传感器的外延结构；

S2. 在传感器的外延结构上制备图形化掩膜层；

S3. 在上述图形化掩膜层上进行选择性外延生长n-GaN层、有源层、p-GaN层；

S4. 选择性腐蚀图形化掩膜层；

通过上述S1至S4步骤先制备出传感器外延结构，再在传感器的外延结构上进行选择性外延生长制备出芯片的外延结构；

S5. 选择性沉积透明导电薄膜；

S6. 选择性刻蚀AlGaN层及一定厚度的GaN层；

S7. 分别蒸镀源电极金属、漏电极金属、参比电极、p电极金属、n电极金属；

S8. 蒸镀引线及Pad；

S9. 对传感器传感区域进行表面功能化修饰及表征；

通过上述S1至S9步骤制成集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片。

8.根据权利要求1所述的集传感器及发光器为一体的高度集成型生物芯片，其特征在于：所述源电极金属、漏电极金属、p电极金属、n电极金属通过金属引线与Pad区域电连接，所述参比电极与Pad区域直接接触形成电连接。