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亚盛国际【仪表最新专利】GaN压力传感器件及其

时间:2018-09-11 10:27  来源:www.vsncg.com  作者:亚盛国际  

  本发明涉及半导体器件领域,特别是涉及一种GaN压力件及其制作方法。

  TaN材料具有优良的压变特性,同时具有极高的高温稳定性(熔点在3000℃左右)、较低的电阻温度系数、优良的硬度和耐磨性,使用TaN材料的压力传感器在飞机、高速火车、汽车、石油探测等领域有着广泛的应用潜力。GaN材料作为宽禁带半导体的典型代表,具有工作温度高、功率输出密度大、高频性能好、抗辐射能力强等优点,GaNHEMT(高电子迁移率晶体管)器件是目前广泛使用的第三代半导体器件,成熟度高,实现工艺相对稳定。

  因此,将TaN压力传感器与GaNHEMT器件结合使用可以实现压力传感、信号放大和信号传输。但是,在实际应用中,TaN压力传感器与GaNHEMT器件是分立的器件,这不利于器件集成和降低成本。

  本发明主要解决的技术问题是提供一种GaN压力传感器件及其制作方法,能够实现极端环境下的压力探测。

  为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种GaN压力传感器件,包括由下而上依次形成的衬底、AlN缓冲层、GaN过渡层、AlN隔离层、AlxGa1-xN肖特基势垒层和GaN帽层,所述GaN过渡层与所述AlxGa1-xN肖特基势垒层形成二维电子气,所述二维电子气位于所述GaN过渡层和所述AlN隔离层之间,所述GaN帽层设有隔离区,所述隔离区从所述GaN帽层的上表面嵌入延伸至所述GaN过渡层内部,所述隔离区在所述GaN帽层上分隔出传感区域和器件区域,所述传感区域和器件区域均生长有具有张应力的钝化层,所述传感区域的钝化层表面沉积有TaN传输线,所述器件区域的钝化层上形成有栅极、源极和漏极,所述漏极位于所述隔离区和所述源极之间,所述栅极位于所述源极和所述漏极之间,所述栅极、源极和漏极均穿过所述钝化层形成在所述GaN帽层上。

  优选地,所述栅极、源极和漏极均通过高温退火与所述GaN帽层形成欧姆接触。所述TaN传输线的形状为蛇形。所述衬底的材料为Si、SiC、GaN、蓝宝石或Diamond。所述AlN缓冲层的厚度为10-500nm。所述GaN过渡层的厚度500-3000nm,所述GaN过渡层的材料为N型GaN,掺杂浓度小于或等于5×1017cm-3。所述AlN隔离层的厚度为1-5nm。AlxGa1-xN肖特基势垒层的厚度为15-40nm,X的范围为0 .1-0 .3,掺杂浓度小于或等于1×1018cm-3。所述钝化层的材料为SiNx或SiO2,厚度为20-200nm。

  为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是:提供一种根据上述任一种的GaN压力传感器件的制作方法,包括以下步骤:在衬底上由下而上依次形成AlN缓冲层、GaN过渡层、AlN隔离层、AlxGa1-xN肖特基势垒层、GaN帽层和钝化层,其中,所述GaN过渡层与所述AlxGa1-xN肖特基势垒层形成二维电子气,所述二维电子气位于所述GaN过渡层和所述AlN隔离层之间;在所述钝化层进行刻蚀以露出所述GaN帽层,并在刻蚀出的所述GaN帽层处设置隔离区,其中,所述隔离区从所述GaN帽层的上表面嵌入延伸至所述GaN过渡层内部,所述隔离区在所述GaN帽层上分隔出传感区域和器件区域;在所述传感区域的钝化层表面沉积TaN传输线,并在所述器件区域的钝化层上形成栅极、源极和漏极,其中,所述漏极位于所述隔离区和所述源极之间,亚盛国际所述栅极位于所述源极和所述漏极之间,所述栅极、源极和漏极均穿过所述钝化层形成在所述GaN帽层上。

  1 .与传统的压力传感器相比,工作温度更高,可在极端环境下正常工作

  2 .集成度高,有利于减小压力传感器系统体积和降低成本。

  3 .TaN传输线的电阻率可以通过调整TaN传输线的沉积温度进行调节。

  4 .传感器与接收器在功能上分离,可以有效减小体积,能够在不影响原有空气动力学、流体力学设计的基础上检测压变数据。

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