TWI274152B - Hydrogen sensor device and method for fabricating the same - Google Patents

Description

1274152 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 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】 近年來，m-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) 杨理性真空鍍膜技術，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。 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之傷害，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 (Autc^atalytic Reaction)，對於基材與欲析鍍金屬種類之相 依性極鬲，若半導體基材及金屬材料之活性較差時，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。 【發明内容】 有馨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 1274152 作為氫氣感測器的技術。 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氳氣感測器。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。 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 溫之鍵膜特性，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。 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 ，金屬電極層位於部分之半導體薄膜層上;以及一奈米金屬 /Λ 積之蕭特基接觸電極層位於另一部分之半導體薄膜 層上。 、 接觸發明—較佳實施例，奈米金屬沈積微粒之蕭特基 ㈣及前二:二可：把…(Pt)、銀⑻、姥⑽)、釕 電極層的厚户人’且奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸 基接觸電極：二：5nm至約5_之間’而用於沈積蕭特 5⑽…二：，米金屬微粒的粒徑大小介於、約—至約 奈米金屬微粒沈積之蕭特基接觸金屬電 1274152 極層之材料亦可為鈀-銀（Pd-Ag)奈米合金微粒，且以此太米 金屬微粒沉積之蕭特基接觸金屬電極層之厚度介於約:加^ 至約5/zm之間，而用於沈積蕭特基接觸金屬電極層之= 銀奈米合金微粒的粒徑大小介於2nm至5〇nm之間: 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—半導體基材；形成—半導體緩衝層位 於刖述之半導體基材上；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-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。 "、 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20V cm·1至約1〇〇〇v cm·1，操作溫度介 於約l〇°C至約7(TC，而電泳沈積時間介於i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 O.OlmgL·1 至約 lOgi/1 之間。 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。 而本發明之技術並不受限於金屬材料與基材活性之限 1274152 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】 本發明係揭露一種氫氣感測器及其製造 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i圖至第7圖之圖示。 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！圖，其騎示本發明之奈米金屬 -半立導體(金·半式）之蕭特基二極體氫氣感測器的元件結構 不心圖。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 塑之半導體基材102、未摻雜之半導體緩衝層1()3、含养餅 之半導體薄膜層104、歐姆接觸電極層⑽、以及奈米^ 微粒沈積之蕭特基接觸電極層11()。其卜半導體薄膜層、1〇4 型’且歐姆接觸電極層咖位於部分之體 體薄膜層104上：中接二f層110位於另-部分之半導 其中，歐姆接觸電極層106盥簫牯其拉細 電極層㈣彼此鄰近但不相互接觸。 ”蕭特基接觸 二：發明之較佳實施例中，半導體基 例如為+絕緣型砂化鎵（GaAs)材 ^材貝可 +導體緩衝層103之材質可例如為未摻雜之 1274152 砷化鎵材料或未摻雜之磷化銦材 度範圍較佳是介於約〇.1/zm至約 、，103之厚 半導體薄膜層104之材質可例如為°含推質之 化翻从α丨 i _化叙材料或η型鱗 化銦材料，半導體薄膜層1〇4 % 至約5 Λ 尽度較佳是介於約0.1# m 王巧5·〇/ζιη之間，且半導體薄膣 介於約―w至一w:=04,穆雜濃度較佳是 中，含摻質之半導體薄膜層⑽之材較佳實施例 鎵銘（AlxGai.xAs)材料，其中 、:可例如為n型钟化 率介於η< 、…Τ午導體溥膜層1〇4之鋁莫耳分 ；=x=1.0，半導體薄膜層 0.1…約5.0"… ;度較佳是介於約 較佳是介…xl〇15c 3 +導體缚膜層⑽之摻雜濃度 疋，丨於約lxio cm3至約5xi〇18cm3 。 佳實施例中，含摻質之车道 a ;再一較 型磷化銦鎵（In Γ、 1膜層1G4之材質可例如為η 佳疋"於約0.^ m至約5 〇心之間 -較 之摻雜漠度較佳是介於約 .3切體$膜層⑽ 間。在又一較佳實施例中人 至約5xl〇18cm·3之 罕乂住夏她例中，含摻

質可例如為η型砷化銦銨“ 、4體溥膜層104之材 玉r化銦鎵（In〇 53G 層 '之厚度較佳是介於約0.一至約5:半導體溥膜 半導體薄膜厚之間’且 干导饈潯膜層104之摻雜濃度較 且 約 5xl018cnr3 之間。在 ；、、勺 1x10 cm-3 至 體薄膜層104之材質可a ^ 含摻質之半導 河為了例如為η型砷化銦 材料，半導體薄膜層1〇4 士厂 之厚度較佳是介於$ Λ 5.〇vm之間，且半導體薄膜 於4 〇.l#m至約 約lxl〇15cm·3至約5χι〇ΐ8 、/ 遭度較佳是介於

Cm」之間。 1274152 另外’歐姆接觸電極層106之材質可例如為金_鍺_錄 (AuGe/Ni)合金，歐姆接觸電極層1〇6之厚度較佳是介於約 0.01 " m至約5.0/z m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o.oivm至約5〇# m之間。蕭特基接觸電極層110之材質可例如為鈀（pd)、銘 (Pt)、銥（Ir)、姥（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11()之厚度 較佳是介於約5nm至約5/zm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lnm至約50nm之間。在另一較佳實施例中，蕭特基 接觸電極層110可例如由纪-銀（Pd-Ag)奈米合金微粒所形 成，蕭特基接觸電極層11 〇的厚度較佳是介於約5nm至約5 # m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。 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 洛鑛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)或分子束蠢晶法（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 導體缓衝層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)與直空蒸鐘 (Vacuum Deposition)技術，於半導體薄膜層1〇4表面先形成 一合金膜，例如金鍺合金膜。再於例如20(TC至600。(：之間 11 1274152 的溫度下，進行約30秒至5〇八 姆接觸電極層1()6。接| ^、.里h火熱處理’而形成歐 心卞/例以剝離（Lift-〇ff)技術、濕敍 刻技術，進行元件隔離， 104，，利用例如光罩、：二出：分之半導體薄膜層 ^ ^ . M . 彳放衫與電泳沈積與剝離技術， 鍍覆金屬不米微粒於部分之半導體薄膜層ι〇4上，以形成蕭 特基接觸電極層1 1 〇。在Λ卜雷' 十 電泳沈積技術中，包括使用一穩 疋膝體溶液，且此穩定膠體溶液内含欲沈積之奈米金屬微粒 句勻刀政於,、巾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把⑽、麵 (Pt)、銀⑻、錢（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lnm s 50nm之間；3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’丨於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i 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 烧二甲基銨（CATB)、PEGDE(pentaethylene glycol dodecylether) ^ Ci2E4 (tetra(ethylene-glycol) monododecyl ether)、C12E5 (penta(ethylene glycol) monododecyl ether)、 C12E6 (hexa(ethylene glycol) monododecyl ether)。欲鍍覆奈 12 1274152 米微粒之半導體電極基材材料可為砷化鎵（GaAs)、碟化姻 鎵（In〇.49Ga〇.51P)、砷化銦鎵（Ιη。53GaQ 47As)、砷化姻銘 (In〇.52Al〇.48As)、磷化銦（InP)、砷化鎵鋁（AlxGai xAs，其 中鋁之莫耳分率X之範圍為丨.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1〇4。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2〇V cm-i至約1〇〇〇v cnrl 之間’且操作溫度較佳是介於約丨0°c至約之間，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〇 〇1 mg L-1至ι〇㈢ I/1之間。 請參照第2(a)圖與第2(b)圖，第2⑷圖與第2(b)圖係繪 不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2⑷圖表示未引入氫氣，而第抑）圖為引入氯氣 後之變化。在引入氫氣前，奈米金屬微粒層（即第2(幻圖中 之Pd)與η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-蕭特基能障，如第2⑷圖所示。待引人氫氣後，利 用鍍覆金屬微粒（即第2(b)圖中之pd)對氣氣具有之高觸媒 13 1274152 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。此原子層會因内建電場而被極 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。 本實施例以鈀（Pd)奈米微粒與磷化錮（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 鲁 採用微乳化法（Microemulsion)在25 〇C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（N2H5〇H)為還原劑，二辛基績基丁二酸 納（AOT)為界面活性劑，經反應而得把微粒。其微乳化溶液 組成例如下表所示：

微乳化系統組成#〃 成分 濃度 AOTv 0.1M H2PdCl/* 50mM n2h5oh** 5 OOmM 以異辛燒之體積為基準 以水之體積為基準 * [水]/[界面活性劑]=6 請參照第3圖，第3圖係為上述微乳化系統所得把 14 1274152 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6 nm。 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°C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’其具有南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，獲得接合品貲·極佳之蕭特基界面，且與蒸鍍法（TE) 及無電鍍法（EP)所衆得之元件電性相較，本發明元件具 有更高之蕭特基能障值829 meV。 請參照第5圖，第5圖係為本發明實施例之奈米鈀 粒-麟化銦（金半式）蕭特基二極體氫氣感測器元件於3〇 C下進行風氣感測之結果。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。 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3〇〇c 15 1274152 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，亦即心。第6圖中顯示，本發明元件 之靈敏度隨氳氣濃度增高而增加，且當正向偏壓施加越 小’其氫氣靈敏度越高。在正向偏壓〇·3ν下，i5ppm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。 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 φ 氣》辰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，當驅動偏壓〇 lv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。卩9〇%之 響應電流變化量而言，檢測1%之氫氣濃度僅需約2〇秒。 當再次通入1%氳氣濃度氣氛，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 籲 (Reproducibility) 〇 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 -極體結構之氫氣感測器。由以上實施例之實驗結果顯 :’本發明元件在室溫下對氫氣即具有高靈敏度、低偵 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。 16 1274152 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产範 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。 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。 ' 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。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以 =疋本發明’任何热習此技藝者，在不脫離本發明之精神和 祀圍内，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。 【_式簡單說明】 第1圖係繪示依照本發明—較佳實施例的—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。 17 1274152 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。 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。 第4圖係依照本發明一較佳實施例的一種電泳沈積式 (EPD)奈米把粒-磷化銦與無電鍍式（Ep)|g _磷化銦、蒸鍍式 (ΤΕ)Ιε -磷化銦蕭特基二極體元件於下於空氣環境中之 電性比較圖。 第5圖係依照本發明一較佳實施例的一種奈米把粒_磷 化銦（金-半式）蕭特基二極鐘於3〇〇c下之氫氣感測表現。 第6圖係依照本發明一較佳實施例的一種奈米把粒_磷 化錮（金-半式）蕭特基二極體於3〇它下在各氫氣濃度中之靈 敏度。 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°C、0.1V偏壓下之氫氣 暫態響應圖。 【主要元件符號說明】 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 18

Claims (1)

1274152 ! 十、申請專利範圍 1 · 一種氬氣感測器，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臈層上； 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 導體緩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 19 1274152 5 · 0 /z m 之間。 導體緩衝層之厚度介於0.1#m至 ，#申㈤專利範圍第1項所述之氫氣感測H，其中該半 導體薄膜層之材料係η型砷化鎵(GaAs)。 、8·如中請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半 導體薄膜層之材料係η型磷化錮（ιηρ)。 、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η型砷化鎵銘（AlxGaNxAs)，且鋁之莫耳 分率X之範圍為〇SX$l.〇。 1〇’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η型磷化銦鎵(In〇.49Ga〇.51P)。 、1 L如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半 導體薄膜爲 、曰 < 材料係η型石申化銦鎵（Ino.53Gao.47As)。 、 ·如申清專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該半 導體薄膜層之材料係η型砷化銦鋁（InmAlo.wAs)。 13 ·如申請專利範圍第1項所述之氳氣感測器，其中該半 導體薄膜層之厚度介於〇i"m至5〇/zm。 20 I 12?4l52 U.,. 導徵^ 申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器’其中該半 ^與層之摻雜濃度介於lxl〇15cnT3至5xl018cnT3之間。 姆接_5如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該歐 金屬電極層之材料係金-鍺-錄（AuGe/Ni)合金。 6·如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該歐 金屬電極層之材料係金·鍺（AuGe)合金。 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 17 l . 姆接觸· 申請專利範圍第1項所述之氫氣感測I 金屬電極層之厚度介於001/ζιη至5·0μιη 18 ^ . ι如申請專利範圍第1項所述之氫氣感測器，其中該奈 金屬枓★ iPd) 粒沉積之蕭特基接觸電極層之材料係選自於由鈀 ^ 麵（Pt)、銥（Ir)、鍺（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5 // m之間。 19 ·如申睛專利範圍第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電極層中之奈米金屬微粒的 粒徑大小介於lnm至5〇nm之間。 20·如申請專利範圍第丨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 21 1274152 (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5 /z m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2ηπι至50nm之間。 22· —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 蠢晶法（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 22 1274152 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20(TC至600°C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 φ 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，該穩定膠體溶液内含欲沈積之複 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 該穩定膠體溶液中之該些奈米金屬微粒沈積 生一電場，促使 至該電極之該半 23 1274152 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 去’其中該穩疋膠體 >谷液係選自於由水與醇類、水與烧類、 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項所述冬氫氣感測器之製造方 法’其中該穩疋膠體 >谷液之院類係選自於由碳數介於6至12 間之烧類及其組合所組成之一族群。 3 1 ·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笨環結構 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 24 1274152 (penta(ethylene glycol) monododecyl ether) 、 Ci2E6 (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（Ino.49Gao.51P)、_ 化銦鎵（Ino.53Gao.47As)、坤化錮 |呂 (111。.52人1〇.48八8)、攝化銦（111?)、以及石申化鎵|呂（八13^&14^\8，其 中鋁之莫耳分率X之範圍為OSxS 1·〇)所組成之一族群。 鲁 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20V cnT1至1000V cm-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l〇°c至70°c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籲 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0 3 7·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 O.Olmg I/1 至 10g L·1 之間。 25 ^74152 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)、鍺（Rh)、釕（Ru)及其組合所 、、且成之一族群’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5 /z m之間。 3 9·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 金屬微粒的粒經大小介於lnm至50ηηι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，其中該奈来金屬微粒沈積之蕭特基接觸金屬電極層之材 料係把-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5ηηι至5 # m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φ 把-銀（Pd-Ag)奈米合金微粒的粒徑大小介於至50nm之 間。 26