[发明专利]一种具有遮光封装结构的传感器芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种具有遮光封装结构的传感器芯片，其特征在于，由下往上依次包括衬底（1）、成核层（2）、应力缓冲层（3）、GaN层（4）、AlGaN层（5）、敏感材料层（6），不透光封装绝缘材料（7）及通过特殊溶液腐蚀沉积在封装绝缘层中的可溶性材料而形成的溶液进出口（8）及溶液接触区（9）；所述至少GaN层（6）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（10）和漏电极金属（11），所述凸台下形成参比电极（12），所述源电极金属和漏电极金属之间的传感区域形成敏感材料层；所述溶液接触区覆盖部分参比电极及所有传感区域；凸台以下设有长引线（13）及多个Pad(14)，所述源电极金属、漏电极金属、参比电极皆与对应的Pad区域电连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有遮光封装结构的传感器芯片，其特征在于：所述的凸台以下设有参比电极（12），参比电极材料可为惰性金属电极、不溶性盐电极，微型化传统参比电极等，且其与对应的Pad区域电连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有遮光封装结构的传感器芯片，其特征在于：所述的源电极金属（10）和漏电极金属（11）之间形成的敏感材料层（6），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。

4.根据权利要求1所述的一种具有遮光封装结构的传感器芯片，其特征在于：所述的不透光封装绝缘材料（7）覆盖传感器的所有区域，并包括悬于含有敏感材料层（6）及部分参比电极（12）的溶液接触区（9），通过封装材料遮挡对器件的光照，避免光生载流子的产生以及外界对溶液的干扰，所述的不透光封装绝缘材料包括但不限于有机树脂。

5.根据权利要求1所述的一种具有遮光封装结构的传感器芯片，其特征在于：所述的溶液接触区（9）仅在器件两端开口，形成溶液进出口（8），两开口尺寸大小不一且尺寸微小，以使溶液因存在压力差而易流出，并且由于其尺寸微小而不具透光能力。

6.根据权利要求1所述的一种具有遮光封装结构的传感器芯片，其特征在于：所述的溶液进出口（8），可通过其微小的尺寸，利用虹吸现象，将溶液引入溶液接触区（9）。

7.权利要求1所述的具有遮光封装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（2）、应力缓冲层（3）、GaN层（4）、AlGaN层（5），制备出传感器的外延结构；

S2. 选择性刻蚀AlGaN层（5）及一定厚度的GaN层（4）、应力缓冲层（3）、成核层（2）；

S3. 分别蒸镀源电极金属（10）、漏电极金属（11）；

S4. 蒸镀长引线（13）及Pad区域(14)；

S5. 制作参比电极(12)；

S6. 在传感区域沉积厚金属或者可溶于特殊性溶液的材料，金属及可溶性材料的形状及厚度根据孔径要求改变；

S7.涂覆绝缘遮光封装材料(7)，并使用特殊腐蚀液腐蚀厚金属或者可溶性材料，形成溶液接触区（9）并连通部分参比电极(12)；

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（6）；

通过上述S1至S8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所述的具有遮光封装结构的传感器芯片的制备方法，其特征在于：所述源电极金属（10）、漏电极金属（11）通过金属长引线（13）与Pad区域（14）形成电连接，所述参比电极（12）与Pad区域（14）直接接触形成电连接。

9.根据权利要求7所述的具有遮光封装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，避光封装，减小光照对器件性能的影响，封闭式封装，减少溶液受外界的干扰，可对各类离子、小型生物分子进行精确的测量。