077_093-043AP-TW

:::

077_093-043AP-TW

發佈日期 : 2009-04-29

DTD版本：

1.0.0

發明專利說明書


※申請案號：093133851	※I P C 分類：

一、	發明名稱：
	氫氣感測器及其製造方法(全文下載)
	HYDROGEN SENSOR DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME

二、

中文發明摘要：

一種氫氣感測器及其製造方法，係利用奈米金屬微粒層作為閘極之蕭特基二極體元件。製造時，係利用電泳沈積(Electrophoretic Deposition; EPD)技術並結合半導體微製造程序，於半導體基材上沈積成金屬奈米微粒層閘極，以形成奈米金屬-半導體(Metal-semicondnctor; MS)之蕭特基接觸(Schottky Contact)，作為氫氣感測器。在元件結構方面，由於奈米金屬微粒觸媒活性高、比表面積大，作為氫氣偵檢辨識元可具備高靈敏度、高偵檢範圍及高應答速率等優點。在覆膜技術方面，電泳沈積法設備簡單、操作方便，具有量產製造之優點。

三、

英文發明摘要：

A hydrogen sensor device and a method for fabricating the same are disclosed. The hydrogen sensor device is based on metal nanoparticle/semiconductor Schottky diode, wherein the metal nanoparticle layer is used as a Schottky gate. For the deposition of metal nanoparticle layer, an electrophoretic deposition technique combining with micro-manufacturing processes is employed. Due to high catalytic activity and large specific surface of nanoparticles, the sensor device exhibits superior sensing performances with high sensitivity, wide detection range and speedy response rate. In this fabrication process, the electrophoretic deposition has the advantages of easy operation, simple equipment and mass production.

四、	指定代表圖：
	(一)本案指定代表圖為：第1圖
	(二)本代表圖之元件符號簡單說明：
	101‧‧‧奈米金屬-半導體元件結構
	102‧‧‧半導體基材
	103‧‧‧半導體緩衝層
	104‧‧‧半導體薄膜層
	106‧‧‧歐姆接觸電極層
	110‧‧‧蕭特基接觸電極層

五、	本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：

六、	發明說明：
	【發明所屬之技術領域】
[0001]	本發明是有關於一種氫氣感測器及其製造方法，且特別是有關於一種蕭特基氫氣感測器及其製造方法。
	【先前技術】
[0002]	近年來，Ⅲ-V族化合物半導體材料系統已廣泛應用於光電、微波及固態式氣體感測元件之製造。其中，對應用於蕭特基氫氣感測元件而言，其金屬鍍覆技術主要包括：(1)物理性真空鍍膜技術，例如蒸鍍、濺鍍等製程；(2)化學濕式鍍膜技術，以無電鍍法為主。
[0003]	物理性真空鍍膜技術多屬高能鍍膜技術，因而往往在鍍覆金屬膜時會引起半導體表面以傷害，導致蕭特基界面品質不佳，進而使得氫氣感測能力下降。而化學濕式鍍膜技術雖屬低能量之沈積方法，但無電鍍技術乃一自催化反應(Autocatalytic Reaction)，對於基材與欲析鍍金屬種類之相依性極高，若半導體基材及金屬材料以活性較差時，其析鍍速率往往偏低甚至無法成膜，使得欲鍍覆之金屬種類受限，對未來元件多樣性之發展實為一重大瓶頸。
	【發明內容】
[0004]	有鑒於當閘極金屬膜之粒徑減小時，可增加金-半界面接合品質與蕭特基能障值。因此，本發明利用此一概念，而開發出以奈米級之金屬微粒沈積覆膜來製備蕭特基二極體作為氫氣感測器的技術。
[0005]	本發明之一特徵，即以奈米級之金屬微粒沈積覆膜來製備蕭特基二極體作為氫氣感測器。此目的係利用奈米金屬微粒之高比表面積與高觸媒活性，可增加氫分子於金屬表面吸附(Adsorption)與解離(Dissociation)之能力與速度，以期增進元件之靈敏度、偵檢極限與應答速率等氫氣感測效能。
[0006]	除上述蕭特基二極體元件結構之改進外，本發明之又一目的係開發電泳沈積(Electrophoretic Deposition)技術結合半導體製程以製備本發明之氫氣感測器，其係利用電泳法低溫之鍍膜特性，減少金屬鍍覆時在半導體基材上所產生之缺陷或電荷，以期製作一高品質之蕭特基接面而增進其氫氣檢測性能。
[0007]	根據本發明之上述目的，提出一種氫氣感測器，至少包括：一半導體基材；一半導體緩衝層位於前述之半導體基材上；一半導體薄膜層位於前述之半導體緩衝層上；一歐姆接觸金屬電極層位於部分之半導體薄膜層上；以及一奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層位於另一部分之半導體薄膜層上。
[0008]	依照本發明一較佳實施例，奈米金屬沈積微粒之蕭特基接觸電極層之材料可為鈀(Pd)、鉑(Pt)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)及前述材料之組合，且奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層的厚度介於約5nm至約5μm之間，而用於沈積蕭特基接觸電極層之奈米金屬微粒的粒徑大小介於約1nm至約 50nm之間。另外，奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸金屬電極層之材料亦可為鈀-銀(Pd-Ag)奈米合金微粒，且以此奈米金屬微粒沉積之蕭特基接觸金屬電極層之厚度介於約5nm至約5μm之間，而用於沈積蕭特基接觸金屬電極層之鈀-銀奈米合金微粒的粒徑大小介於2nm至50nm之間。
[0009]	本發明之另一目的，係提出一種氫氣感測器之製造方法，至少包括：提供一半導體基材；形成一半導體緩衝層位於前述之半導體基材上；形成一半導體薄膜層位於前述之半導體緩衝層上；形成一歐姆接觸金屬電極層位於部分之半導體薄膜層上；進行一退火步驟，藉以使歐姆接觸金屬電極層中之金屬能擴散深入至半導體薄膜層；以及形成一奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層位於另一部分之半導體薄膜層上。
[0010]	依照本發明一較佳實施例，形成上述奈米金屬微粒沉積之蕭特基接觸電極層之步驟係利用微影技術、光罩技術、電泳沈積技術與剝離技術。在電泳沈積製程中，兩操作電極間的電場強度介於約20Vcm^-1至約1000Vcm^-1，操作溫度介於約10℃至約70℃，而電泳沈積時間介於1分鐘至5小時之間。所使用膠體溶液的金屬或合金微粒固含量介於約0.01mgL^-1至約10gL^-1之間。
[0011]	本發明之另一特徵係採用電泳沈積技術鍍覆奈米金屬微粒層，具有製程簡單，成本低廉，節省能源等優點，並可與微機電系統整合，製成具有多元化感測或監控功能之設備，具有商業化量產製造之能力。
[0012]	而本發明之技術並不受限於金屬材料與基材活性之限制，僅需電場驅動，即可將表面帶電之奈米單金屬或複合金屬微粒沈積於基材上以製備蕭特基接合面，應用性廣泛且具開發價值。
	【實施方式】
[0013]	本發明係揭露一種氫氣感測器及其製造方法。為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，茲以一較佳實施例說明，其可參照下列描述並配合第1圖至第7圖之圖示。
[0014]	本發明之元件結構係製備在藉由金屬有機化學氣相沈積法 (MOCVD)或分子束磊晶法(MBE)所成長之化合物半導體薄膜基材上。請參照第1圖，其係繪示本發明之奈米金屬-半導體(金-半式)之蕭特基二極體氫氣感測器的元件結構示意圖。在本發明之蕭特基二極體氫氣感測器的奈米金屬-半導體元件結構101中，由下而上之結構依序分別為半絕緣型之半導體基材 102、未摻雜之半導體緩衝層103、含摻質之半導體薄膜層104、歐姆接觸電極層106、以及奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層110。其中，半導體薄膜層104可例如為n型，且歐姆接觸電極層106位於部分之半導體薄膜層104上，而蕭特基接觸電極層110位於另一部分之半導體薄膜層104上。其中，歐姆接觸電極層106與蕭特基接觸電極層110彼此鄰近但不相互接觸。
[0015]	在本發明之較佳實施例中，半導體基材102之材質可例如為半絕緣型砷化鎵(GaAs)材料或半絕緣型磷化銦(InP)材料。未摻雜之半導體緩衝層103之材質可例如為未摻雜之砷化鎵材料或未摻雜之磷化銦材料，半導體緩衝層103之厚度範圍較佳是介於約0.1μm至約5.0μm之間。含摻質之半導體薄膜層104之材質可例如為n 型砷化鎵材料或n型磷化銦材料，半導體薄膜層104之厚度較佳是介於約0.1μm至約5.0μm之間，且半導體薄膜層104之摻雜濃度較佳是介於約 1×10¹⁵cm^-3至5×10¹⁸cm^-3之間。在另一較佳實施例中，含摻質之半導體薄膜層104之材質亦可例如為n型砷化鎵鋁(A1_xGa_1-xAs)材料，其中半導體薄膜層104之鋁莫耳分率介於0≦x≦1.0，半導體薄膜層104之厚度較佳是介於約0.1μm至約5.0μm之間，且半導體薄膜層104之摻雜濃度較佳是介於約1×10¹⁵cm^-3至約5×10¹⁸cm^-3之間。於再一較佳實施例中，含摻質之半導體薄膜層104之材質可例如為n型磷化銦鎵(In₀.₄₉Ga₀.₅₁P)材料，半導體薄膜層104之厚度較佳是介於約0.1μm至約5.0μm之間，且半導體薄膜層104之摻雜濃度較佳是介於約1×10¹⁵cm^-3至約5×10¹⁸cm^-3之間。在又一較佳實施例中，含摻質之半導體薄膜層104之材質可例如為n型砷化銦鎵(In_0.53Ga_0.47As)材料，半導體薄膜層104之厚度較佳是介於約0.1μm至約5.0μm之間，且半導體薄膜層104之摻雜濃度較佳是介於約1×10¹⁵cm^-3至約5×10¹⁸cm^-3之間。在又一較佳實施例中，含摻質之半導體薄膜層104之材質可例如為n型砷化銦鋁(In_0.52Al₀.₄₈As)材料，半導體薄膜層104之厚度較佳是介於約0.1μm至約5.0μm之間，且半導體薄膜層104之摻雜濃度較佳是介於約1×10¹⁵cm^-3至約5×10¹⁸cm^-3之間。
[0016]	另外，歐姆接觸電極層106之材質可例如為金-鍺-鎳 (AuGe/Ni)合金，歐姆接觸電極層106之厚度較佳是介於約0.01μm至約5.0μm之間。在本發明之另一較佳實施例中，歐姆接觸電極層106之材質亦可為金-鍺(AuGe)合金，而歐姆接觸電極層106之厚度較佳是介於約0.01μm至約5.0μm之間。蕭特基接觸電極層110之材質可例如為鈀 (Pd)、鉑(Pt)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)之單一金屬或由上述金屬彼此組成的合金奈米微粒所形成，蕭特基接觸電極層110之厚度較佳是介於約5nm至約5μm之間。在奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層110中，奈米金屬微粒之粒徑大小較佳是介於約1nm至約50nm之間。在另一較佳實施例中，蕭特基接觸電極層110可例如由鈀-銀(Pd-Ag)奈米合金微粒所形成，蕭特基接觸電極層110的厚度較佳是介於約5nm至約5μm之間，且鈀- 銀奈米合金微粒之粒徑大小較佳是介於約2nm至約50nm之間。
[0017]	蕭特基二極體氫氣感測器之奈米金屬-半導體元件結構 101係以傳統半導體微製造程序之濕蝕刻、微影技術、真空蒸鍍並結合電泳沈積製程而製成。在製作上，首先以例如金屬有機化學氣相沈積法(MOCVD)或分子束磊晶法(MBE)在半絕緣型之半導體基材102上成長品質良好之未摻雜的半導體緩衝層103以及半導體薄膜層104作為基材。接下來，利用例如光罩 (Mask)、微影(Lithography)與真空蒸鍍(Vacuum Deposition)技術，於半導體薄膜層104表面先形成一合金膜，例如金鍺合金膜。再於例如200℃至600℃之間的溫度下，進行約30秒至50分鐘之退火熱處理，而形成歐姆接觸電極層106。接著，例如以剝離(Lift-off)技術、濕蝕刻技術，進行元件隔離，而暴露出部分之半導體薄膜層104。然後，利用例如光罩、微影與電泳沈積與剝離技術，鍍覆金屬奈米微粒於部分之半導體薄膜層104上，以形成蕭特基接觸電極層110。在此電泳沈積技術中，包括使用一穩定膠體溶液，且此穩定膠體溶液內含欲沈積之奈米金屬微粒均勻分散於其中。在本發明之較佳實施例中，蕭特基接觸電極層110之電泳沈積步驟中之奈米微粒可為鈀(Pd)、鉑(Pt)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)及其組合所組成之一族群，奈米金屬微粒粒徑大小介於1nm至50nm之間；另外亦可為奈米鈀-銀(Pd-Ag)合金微粒，而其奈米鈀-銀合金微粒粒徑大小介於2nm至50nm之間。而此穩定膠體溶液之溶液系統可為水與醇類、水與烷類、水與芳香烴類及其組合所組成之一族群。其中，醇類可為碳數介於4至6間之醇類及其組合所組成之一族群；烷類可為碳數介於 6至12間之烷類及其組合所組成之一族群；芳香烴類可為含苯環結構數介於1至2間之芳香烴類及其組合所組成之一族群。又此穩定膠體溶液系統可包含具有穩定溶液作用之添加劑，例如：二辛基磺基丁二酸鈉(AOT)、十二烷基磺酸鈉鹽(SDS)、溴化十六烷三甲基銨(CATB)、PEGDE (pentaethylene glycol dodecylether)、C₁₂E₄ (tetra (ethylene-glycol)monododecyl ether)、C₁₂E₅ (penta (ethylene glycol)monododecyl ether)、C₁₂E₆ (hexa (ethylene glycol)monododecyl ether)。欲鍍覆奈米微粒之半導體電極基材材料可為砷化鎵(GaAs)、磷化銦鎵(In₀.₄₉Ga₀.₅₁P)、砷化銦鎵(In_0.53Ga_0.47As)、砷化銦鋁(In_0.52Al_0.48As)、磷化銦(InP)、砷化鎵鋁(Al_xGa_1-xAs，其中鋁之莫耳分率x之範圍為0≦x≦1.0)。在本實施例中，欲鍍覆奈米微粒之半導體電極基材即為半導體薄膜層104。電泳沉積奈米微粒層時，係將半導體基材102連同其上各材料層浸沒於穩定膠體溶液中，作為電泳沈積之一電極，再提供進行電泳沈積之另一相對電極浸沒於此穩定膠體溶液中，接著對電泳沈積之兩電極施加直流或交流電源，藉以在兩電極間產生一電場，促使穩定膠體溶液中之奈米金屬粒子沈積至半導體薄膜層104上。在本發明之一較佳實施例中，兩操作電極間之電場強度較佳是介於約20Vcm^-1至約1000Vcm^-1之間，且操作溫度較佳是介於約10℃至約70℃之間，而沈積進行時間較佳是介於約1分鐘至約5小時之間。此外，膠體溶液中金屬或合金微粒固含量介於0.01mgL^-1至10gL^-1之間。
[0018]	請參照第2(a)圖與第2(b)圖，第2(a)圖與第 2(b)圖係繪示本發明蕭特基二極體元件之電性整流特性與其對應能帶圖，其中第2(a)圖表示未引入氫氣，而第2(b)圖為引入氫氣後之變化。在引入氫氣前，奈米金屬微粒層(即第2(a)圖中之Pd)與n型之半導體基材(即第2(a)圖中之n-InP)間會因電子流動而產生空乏區；待平衡後，在奈米金屬- 半導體之間會形成一蕭特基能障，如第2(a)圖所示。待引入氫氣後，利用鍍覆金屬微粒(即第2(b)圖中之Pd)對氫氣具有之高觸媒活性，可將吸附之氫分子解離成氫原子並傳送至蕭特基接合界面上，而形成氫原子層。此原子層會因內建電場而被極化，並誘導出一反向電場使空乏區寬度縮減，降低其蕭特基能障高度，導致二極體電流增加，如第2(b)圖所示。隨著環境中氫氣濃度之提昇，位於金屬與半導體基材間之氫吸附量亦會增加，導致感測元件之蕭特基能障隨之下降，電流值亦增加。因此，可藉由電流之增加量來檢測環境中之氫氣含量。
[0019]	本實施例以鈀(Pd)奈米微粒與磷化銦(InP)半導體基材之金-半蕭特基界面來說明。在鈀奈米微粒之製備方面，係採用微乳化法(Microemulsion)在25℃下還原析出鈀微粒。本實施例係於異辛烷(Isooctane)中，以四氯酸鈀(H₂PdCl₄)為鈀前驅鹽，聯胺(N₂H₅OH)為還原劑，二辛基磺基丁二酸鈉(AOT)為界面活性劑，經反應而得鈀微粒。其微乳化溶液組成例如下表所示：
[0020]	請參照第3圖，第3圖係為上述微乳化系統所得鈀奈米微粒之穿透式電子顯微鏡(TEM)照片，其中鈀奈米微粒之平均粒徑約為6nm。
[0021]	請參照第4圖，第4圖係為本發明實施例之奈米鈀粒-磷化銦(金-半式)蕭特基二極體元件於空氣環境中在30℃下之電性整流特性。如第4圖所示，本發明以奈米鈀微粒層作為蕭特基閘極，確可製備出高整流性能二極體元件，其具有高啟動電壓與低界面漏電流之特性。利用熱游離放射(Thermionic Emission)模式分析，顯示低溫之電泳沈積技術(簡稱EPD)可有效鈍化(Passivate)半導體表面，獲得接合品質極佳之蕭特基界面，且與蒸鍍法(TE)及無電鍍法(EP)所製得之元件電性相較，本發明元件具有更高之蕭特基能障值829meV。
[0022]	請參照第5圖，第5圖係為本發明實施例之奈米鈀粒-磷化銦(金-半式)蕭特基二極體氫氣感測器元件於30℃下進行氫氣感測之結果。如第5圖所示，本發明元件在室溫下即對氫氣具有極佳之檢測表現，在空氣環境中僅15ppm之氫氣濃度下即可出現相當可觀之感測響應，且正向與反向電流之變化量皆隨氫氣濃度之增加而增大。即使將氫氣濃度提昇至1%，此發明元件之電流特性仍維持二極體整流特性，顯示本發明元件尚未達到飽和之感測極限，應可檢測更高之氫氣濃度，因此本發明元件具有寬廣之偵檢範圍。
[0023]	請參照第6圖，第6圖係本發明實施例之奈米鈀粒-磷化銦(金-半式)蕭特基二極體氫氣感測器元件於30℃ 下進行氫氣感測之靈敏度對氫氣濃度之關係圖。靈敏度(Sensitivity)係定義為氫氣存在下電流變化量對基準電流之比值，亦即(I_H2-I_air)/I_air。第6圖中顯示，本發明元件之靈敏度隨氫氣濃度增高而增加，且當正向偏壓施加越小，其氫氣靈敏度越高。在正向偏壓0.3V下，15ppm之氫氣含量所測得之靈敏度可達14，而對1%氫氣含量所測得之靈敏度則高達297。
[0024]	請參照第7圖，第7圖係本發明實施例之奈米鈀粒-磷化銦 (金-半式)蕭特基二極體氫氣感測器元件，於各氫氣濃度下進行暫態氫氣感測之響應電流對時間關係圖。如第7圖所示，本發明元件在室溫下對氫氣具有極迅速之響應速率，當驅動偏壓0.1V時，其響應電流值與速率皆隨氫氣濃度增加而升高，且反應時間極短。以90%之響應電流變化量而言，檢測1%之氫氣濃度僅需約 20秒。當再次通入1%氫氣濃度氣氛，其響應電流值仍具有再現性，顯示本發明元件之奈米鈀粒-磷化銦蕭特基二極體氫氣感測器具可靠性 (Reliability)與再現性(Reproducibility)。
[0025]	綜合以上可知，本發明之一特徵，係利用奈米金屬微粒層作為蕭特基閘極，以製備奈米金屬-半導體蕭特基二極體結構之氫氣感測器。由以上實施例之實驗結果顯示，本發明元件在室溫下對氫氣即具有高靈敏度、低偵檢極限、寬檢測範圍與迅速之應答反應等性能，因此實具極佳之氫氣感測性能。
[0026]	由上述本發明較佳實施例可知，本發明元件具有多變之發展性與應用性，僅需選用不同半導體基材材料與金屬微粒種類，即可組合發展出適用於不同操作溫度範圍、不同氫氣濃度範圍與不同含氫混合氣之感測器，實具有積體化(Integrated)智慧型感測器之優勢與競爭力。
[0027]	其次，本發明元件引入高比表面積與高觸媒活性之奈米金屬微粒層作為蕭特基閘極，以製備奈米金屬-半導體蕭特基二極體氫氣感測器。這樣的元件結構可大幅改進金屬-半導體蕭特基接合界面之品質，並有效增進元件之氫氣檢測能力，使其具有更低之氫氣檢限濃度與更廣之氫氣偵檢範圍。
[0028]	再者，與傳統物理性真空鍍膜技術相較，本發明利用電泳沈積法之低溫特點製備元件，可大幅減少半導體表面因製程所造成之傷害，且其設備簡單、成本低廉、操作容易、節省能源且可大量連續化生產，並可與半導體製程相容，故具備發展潛力。
[0029]	雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
	【圖式簡單說明】
[0036]	第1圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種奈米金屬-半導體(金-半式)之蕭特基二極體元件結構示意圖。
[0037]	第2(a)與第2(b)圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種蕭特基二極體元件氫氣感測能帶示意圖。
[0038]	第3圖係依照本發明一較佳實施例的一種以微乳化法所製備奈米鈀微粒之穿透式電子顯微鏡照片。
[0039]	第4圖係依照本發明一較佳實施例的一種電泳沈積式(EPD)奈米鈀粒-磷化銦與無電鍍式(EP)鈀-磷化銦、蒸鍍式(TE)鈀-磷化銦蕭特基二極體元件於30℃下於空氣環境中之電性比較圖。
[0040]	第5圖係依照本發明一較佳實施例的一種奈米鈀粒-磷化銦(金-半式)蕭特基二極體於30℃下之氫氣感測表現。
[0041]	第6圖係依照本發明一較佳實施例的一種奈米鈀粒-磷化銦(金-半式)蕭特基二極體於30℃下在各氫氣濃度中之靈敏度。
[0042]	第7圖係依照本發明一較佳實施例的一種奈米鈀粒-磷化銦(金-半式)之蕭特基二極體於30℃、0.1V偏壓下之氫氣暫態響應圖。
	【主要元件符號說明】
[0030]	101‧‧‧奈米金屬-半導體元件結構
[0031]	102‧‧‧半導體基材
[0032]	103‧‧‧半導體緩衝層
[0033]	104‧‧‧半導體薄膜層
[0034]	106‧‧‧歐姆接觸電極層
[0035]	110‧‧‧蕭特基接觸電極層

七、

申請專利範圍：

1.一種氫氣感測器，至少包括：一半導體基材；一半導體緩衝層位於該半導體基材上；一半導體薄膜層位於該半導體緩衝層上；一歐姆接觸金屬電極層位於部分之該半導體薄膜層上；以及一奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層位於另一部分之該半導體薄膜層上。
2.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體基材之材料係半絕緣型砷化鎵(GaAs)。
3.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體基材之材料係半絕緣型磷化銦(InP)。
4.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體援衝層之材料係未摻雜之砷化鎵(GaAs)。
5.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體緩衝層之材料係未摻雜之磷化銦(InP)。
6.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體援衝層之厚度介於0.1μm至5.0μm之間。
7.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體薄膜層之材料係n型砷化鎵(GaAs)。
8.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體薄膜層之材料係n型磷化銦(InP)。
9.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體薄膜層之材料係n型砷化鎵鋁(Al_xGa_1-xAs)，且鋁之莫耳分率x之範圍為0≦x≦1.0。
10.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體薄膜層之材料係n型磷化銦鎵(In_0.49Ga_0.51P)。
11.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體薄膜層之材料係n型砷化銦鎵(In_0.53Ga₀.₄₇A_s)。
12.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體薄膜層之材料係n型砷化銦鋁(In_0.52Al_0.48As)。
13.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體薄膜層之厚度介於0.1μm至5.0μm。
14.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半導體薄膜層之摻雜濃度介於1×10¹⁵cm^-3至5×10¹⁸cm^-3之間。
15.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該歐姆接觸金屬電極層之材料係金，鍺-鎳(AuGe/Ni)合金。
16.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該歐姆接觸金屬電極層之材料係金-鍺(AuGe)合金。
17.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該歐姆接觸金屬電極層之厚度介於0.01μm至5.0μm。
18.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該奈米金屬微粒沉積之蕭特基接觸電極層之材料係選自於由鈀(Pd)、鉑(Pt)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)及其組合所組成之一族群，且該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層之厚度介於5nm至5μm之間。
19.如申請專利範圍第18項所述之氫氣感測器，其中該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層中之奈米金屬微粒的粒徑大小介於1nm至50nm之間。
20.如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸金屬電極層之材料係鈀-銀 (Pd-Ag)奈米合金微粒，且該奈米金屬微粒沉積之蕭特基接觸金屬電極層之厚度介於5nm至5μm之間。
21.如申請專利範圍第20項所述之氫氣感測器，其中該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸金屬電極層中之鈀-銀(Pd-Ag)奈米合金微粒的粒徑大小介於2nm至50nm之間。
22.一種氫氣感測器之製造方法，至少包括：提供一半導體基材；形成一半導體緩衝層位於該半導體基材上；形成一半導體薄膜層位於該半導體緩衝層上；形成一歐姆接觸金屬電極層位於部分之該半導體薄膜層上；進行一退火步驟，藉以使該歐姆接觸金屬電極層中之金屬能擴散深入至該半導體薄膜層；以及形成一奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層位於另一部分之該半導體薄膜層上。
23.如申請專利範圍第22項所述之氫氣感測器之製造方法，其中形成該半導體緩衝層之步驟與形成該半導體薄膜層之步驟係利用金屬有機化學氣相沈積法(MOCVD)以及分子束磊晶法(MBE)，二者擇一。
24.如申請專利範圍第22項所述之氫氣感測器之製造方法，其中形成該歐姆接觸金屬電極層之步驟係利用一微影(Lithography)技術、一光罩(Mask)技術、一真空蒸鍍(Vacuum Deposition)技術與一剝離(Lift-off)技術。
25.如申請專利範圍第22項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該退火步驟之溫度介於200℃至600℃之間，且該退火步驟之進行時間介於30秒至50分鐘之間。
26.如申請專利範圍第22項所述之氫氣感測器之製造方法，其中形成該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層之步驟係利用一微影技術、一光罩技術、一電泳沈積(Electrophoretic Deposition)技術與一剝離技術。
27.如申請專利範圍第26項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該電泳沈積技術至少包括：提供一穩定膠體溶液，該穩定膠體溶液內含欲沈積之複數個奈米金屬微粒均勻分散於其中；提供該半導體薄膜層供該些奈米金屬微粒沈積，並以包括該半導體薄膜層之所有依附堆疊結構的該半導體基材作為一電極浸沒於該穩定膠體溶液中；提供另一相對電極浸沒於該穩定膠體溶液中；提供一直流或交流電源於浸入該穩定膠體溶液中之兩相對電極上，藉以在該電極與該相對電極間產生一電場，促使該穩定膠體溶液中之該些奈米金屬微粒沈積至該電極之該半導體薄膜層上。
28.如申請專利範圍第27項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該穩定膠體溶液係選自於由水與醇類、水與烷類、水與芳香烴類及其組合所組成之一族群。
29.如申請專利範圍第28項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該穩定膠體溶液之醇類係選自於由碳數介於4至6間之醇類及其組合所組成之一族群。
30.如申請專利範圍第28項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該穩定膠體溶液之烷類係選自於由碳數介於6至12間之烷類及其組合所組成之一族群。
31.如申請專利範圍第28項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該穩定膠體溶液之芳香烴類係選自於由含苯環結構數介於1至2間之芳香烴類及其組合所組成之一族群。
32.如申請專利範圍第28項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該穩定膠體溶液包含具有穩定溶液作用之一添加劑，且該添加劑係選自於由二辛基磺基丁二酸鈉(AOT)、十二烷基磺酸鈉鹽(SDS)、溴化十六烷三甲基銨(CATB)、PEGDE (pentaethylene glycol dodecylether)、C₁₂E₄ (tetra (ethylene-glycol) monododecyl ether)、C₁₂E₅ (penta (ethylene glycol) monododecyl ether)、C₁₂E₆ (hexa (ethylene glycol)monododecyl ether)及其組合所組成之一族群。
33.如申請專利範圍第27項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該半導體薄膜層之材料係選自於由砷化鎵(GaAs)、磷化銦鎵(In_0.49Ga_0.51P)、砷化銦鎵(In_0.53Ga_0.47As)、砷化銦鋁(In_0.52Al_0.48As)、磷化銦(InP)、以及砷化鎵鋁(Al_xGa_1-xAs，其中鋁之莫耳分率x之範圍為0≦x≦1.0)所組成之一族群。
34.如申請專利範圍第27項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該電場之強度介於20Vcm^-1至1000Vcm^-1之間。
35.如申請專利範圍第27項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該電泳沈積技術之操作溫度介於10℃至70℃之間。
36.如申請專利範圍第27項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該電泳沈積技術之進行時間介於1分鐘至5小時之間。
37.如申請專利範圍第27項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該穩定膠體溶液中之金屬或合金微粒固含量介於0.01mgL^-1至10gL^-1之間。
38.如申請專利範圍第22項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層之材料係選自於由鈀(Pd)、鉑(Pt)、銥(Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)及其組合所組成之一族群，且該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層之厚度介於5nm至5μm之間。
39.如申請專利範圍第38項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸電極層中之奈米金屬微粒的粒徑大小介於1nm至50nm之間。
40.如申請專利範圍第22項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸金屬電極層之材料係鈀-銀(Pd-Ag)奈米合金微粒，且該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸金屬電極層之厚度介於5nm至5μm之間。
41.如申請專利範圍第40項所述之氫氣感測器之製造方法，其中該奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸金屬電極層中之鈀-銀(Pd-Ag)奈米合金微粒的粒徑大小介於2nm至50nm之間。

八、	圖式：
	第1圖第2(a)圖第2(b)圖第3圖第4圖第5圖第6圖第7圖

瀏覽數: