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，使用MOCVD、PECVD等外延生长AlGaN/GaN HEMT的异质结材料结构；制作源漏金属形成欧姆接触；制备微流道；使用PECVD设备生长SiN钝化层。其中微流道制备方法使用双层胶工艺。实现快速的生物样品制备、反应、检测分析集成化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物半导体芯片
，特别涉及一种生物微流道芯片的制备方 法。
技术介绍
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高电子迀移率晶体管（HEMT)用于生物传 感领域的研宄，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。 本专利技术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。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于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，由本专利技术提出的微流道 工艺取代T型栅的制备。 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10 μ m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1.0 um ; 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IOum ; 7)使用剥离液剥离所有胶体，形成高IOum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，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4 μ m厚的GaN/AIN缓冲层，2 μ m厚i-GaN层，25nm厚的 Ala25Gaa75N势皇层，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AZ? MIR-701，转速为5000转/min，在150°C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势皇层和GaN缓冲层，刻蚀深度为150nm，反应 气体为Cl 2/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势皇层上面的 两侧形成源漏电极。该源漏电极间距为18 μ m，退火条件为，温度850°C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； 在外延层表面，使用AZ? IOXT正胶均匀涂上第一层光刻正胶，厚度10 μ m左右， 在120°C下烘烤100秒，形成正胶膜； 2)使用ASML5500/100D步进投影光刻机进行曝光，在120°C下烘烤100秒，使用浓 度为2.38%的AZ? AZ400K显影液进行显影，用去离子水冲洗30秒，在120°C下烘烤90 秒，则在AZ? IOXT正胶膜上形成约为宽0.40μπι第一层厚膜胶窗口，即微流道的底部 侧壁窗口。 3)对第一层胶进行处理，采用涂布材料AZ?R-500涂在底层胶表面，厚度0. 35 微米，然后进行烘焙热处理，85°C条件下烘烤70秒，IKTC条件下烘烤70秒，使涂布材料 AZ?R-500与AZ? IOXT正胶表面形成一定厚度的稳定的薄膜。然后使用AZ⑧R-2显 影液，在23°C条件下对形成的薄膜进行70秒冲洗显影，保证残留的涂布材料AZ?R_500 能够完全去除干净，这时AZ? IOXT正胶表面和栅条的侧壁将留下一定厚度的薄膜。 4)涂上层胶，选用了厚度为LO μπι的负lift-out图形工艺胶AZ? 5214E。经 过以下工艺步骤： 首先在100°C下烘烤60秒；使用ASML5500/100D步进投影光刻机进行曝光；反转 后在120°C温度烘烤90秒；使用浓度为2. 38%的AZ? AZ300MIF显影液，在23°C下浸泡 60秒，使用浓度为50%的AZ? Developer显影液，在23°C下浸泡60秒，使用浓度为25% 的AZ? 400K显影液，在23°C下浸泡60秒；用去离子水冲洗30秒；在120°C下烘烤120秒。 这样形成微流道的胶体结构基本完成。 4.采用ICPCVD设备，淀积SiN腔体材料，腔壁厚度为10 μ m。 5. AZ剥离液剥离所有胶体：使用AZ? 400T Stripper常温下浸泡60秒剥离负 lift-out图形工艺胶；使用AZ? Remover 200高温下浸泡30秒剥离正胶。 6.淀积钝化层：采用PECVD设备PH2-7-100,反应气体为NH3、SiH# N 2，在源漏电 极的表面及AlGaN势皇层的表面淀积钝化层，所述的钝化层的材料为SiN，厚度为10nm。【主权项】1. 一种基于AlGaN/GaNHEMT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， Sl使用MOCVD、PECVD外延生长AlGaN/GaNHEMT的异质结材料结构； S2制作源漏金属形成欧姆接触； S3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进行曝光，显影，在厚度10ym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I.Oum; 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IOum; 7) 使用剥离液剥离所有胶体，形成高IOum左右微流道； S4使用PECVD设备生长SiN钝化层。【专利摘要】微流道工艺，该工艺包括以下步骤，使用MOCVD、PECVD等外延生长AlGaN/本文档来自技高网...
【技术保护点】
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，S1使用MOCVD、PECVD外延生长AlGaN/GaN HEMT的异质结材料结构；S2制作源漏金属形成欧姆接触；S3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；S4使用PECVD设备生长SiN钝化层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，王青，高鹏坤，张绵，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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