[實用新型]一種GaN壓力傳感器芯片

有效

• 申請號: 201520935585.6
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN205081147U
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 陳一峰
• 申請（專利權）人: 成都嘉石科技有限公司
• 主分類號: H01L41/08
• 分類號: H01L41/08;H01L41/04
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

技術領域

本實用新型屬于半導體制造領域，具體涉及一種GaN壓力傳感器芯片。

背景技術

作為寬禁帶半導體的典型代表，GaN具有更寬的禁帶寬度、更高的飽和電子漂移速度、更大的臨界擊穿電場強度、更好的導熱性能等特點，更重要的是它與AlGaN能夠形成AlGaN/GaN異質結，便于制作HEMT器件。實際上，GaN、AlN和AlxGa1-xN均為壓電材料。

GaN壓力傳感器一直是人們的研究熱點之一，利用GaN、AlGaN壓電特性，壓力變化轉換為HEMT器件二維電子氣(2DEG)濃度、遷移率等變化，通過電學性能的測量，實現壓力傳感。GaN壓力傳感器主要采用兩種方法實現，一是直接使用HEMT器件，但由于AlGaN肖特基勢壘層通常只有數十個納米，SiN或SiO₂鈍化層通常僅有數個微米，在測試環境下容易造成勢壘層的損傷，較難界定二維電子氣的變化是由壓力造成還是由勢壘層損傷造成；另一種是采用器件轉移的方式，利用背面的GaN材料制作壓力傳感器，GaN器件轉移一直是世界性難題，較難實現產業化、大批量生產。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種GaN壓力傳感器芯片，該方法可以很好地解決上述問題。

為達到上述要求，本實用新型采取的技術方案是：提供一種GaN壓力傳感器芯片，包括由下而上依次形成的襯底、AlN緩沖層、GaN過渡層、AlN隔離層、AlGaN肖特基勢壘層和GaN帽層，所述GaN過渡層與所述AlGaN肖特基勢壘層形成二維電子氣，所述二維電子氣位于所述GaN過渡層和所述AlN隔離層之間；所述GaN帽層設有壓力感應區，所述壓力感應區從GaN帽層的上表面嵌入延伸至所述GaN過渡層內部，在鄰近壓力感應區的GaN帽層上形成有柵極、源極和漏極，漏極位于壓力感應區和源極之間，柵極位于源極和漏極之間，并在GaN帽層上生長有具有張應力的鈍化層，鈍化層完全覆蓋柵極、源極和漏極，鈍化層上罩設有保護蓋。

優選的，襯底的材料為Si、SiC、GaN、藍寶石或金剛石。

優選的，鈍化層的材料為SiN或SiO₂。

優選的，保護蓋的材料為塑料、陶瓷或高分子材料。

優選的，保護蓋為圓形，所述柵極、源極和漏極呈圓形排布，所述壓力感應區全部或部分環繞所述保護蓋。

優選的，保護蓋為方形，所述柵極、源極和漏極呈方形排布，所述壓力感應區全部或部分平行于所述保護蓋。

優選的，壓力感應區的寬度為100μm～2mm。

優選的，壓力感應區與鈍化層的距離為500nm～500μm。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

(1)通過設置保護蓋可以有效地保護了數十納米的AlGaN肖特基勢壘層，確保器件電性能的變化是由壓力引起的二維電子氣濃度、遷移率的變化造成的；

(2)通過GaN材料將壓力傳遞至器件，利用電學性能的變化實現壓力傳感，無需器件轉移，集成度高，工藝簡單，有利于進一步降低成本。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，在這些附圖中使用相同的參考標號來表示相同或相似的部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例GaN壓力傳感器芯片的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例中保護蓋為圓形時的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例中保護蓋為矩形時的結構示意圖。

其中：1、襯底；2、AlN緩沖層；3、GaN過渡層；4、二維電子氣；5、AlN隔離層；6、AlGaN肖特基勢壘層；7、GaN帽層；8、鈍化層；9、保護蓋；10、源極；11、柵極；12、漏極；13、壓力感應區。

具體實施方式

為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚，以下結合附圖及具體實施例，對本申請作進一步地詳細說明。為簡單起見，以下描述中省略了本領域技術人員公知的某些技術特征。