[發明專利]一種GaN壓力傳感器制備方法及器件

有效

• 申請號: 201810166861.5
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108414121B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 譚鑫;呂元杰;周幸葉;宋旭波;王元剛;馮志紅;鄒學鋒;徐森鋒
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L41/04
• 分類號: H01L41/04
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 謝茵

1.一種GaN壓力傳感器制備方法，其特征在于，包括：

將第一硅片與第二硅片貼合形成密封腔體；

將襯底上的GaN外延層剝離形成GaN薄膜；其中，GaN外延層由下至上包括GaN緩沖層和勢壘層；所述GaN緩沖層厚度為2μm，所述勢壘層厚度為10～20nm；

將所述GaN薄膜與密封腔體鍵合形成壓力傳感器基底；

在所述GaN薄膜上形成壓力敏感單元；

所述將第一硅片與第二硅片貼合形成密封腔體，包括：

選取兩片表面經過拋光處理的硅片；其中，所述硅片包括第一硅片和第二硅片；

通過光刻工藝和刻蝕工藝對所述第一硅片進行處理形成凹槽；

通過鍵合工藝將形成所述凹槽后的第一硅片與第二硅片貼合形成所述密封腔體；

所述將形成所述凹槽后的第一硅片與第二硅片貼合形成所述密封腔體，包括：

對形成所述凹槽后的第一硅片和第二硅片的表面進行拋光處理；

將經過拋光處理的所述第一硅片和第二硅片的表面貼合在一起；

將貼合后的所述第一硅片和第二硅片在氧氣或氮氣環境中經過退火工藝形成所述密封腔體；

所述將所述GaN薄膜與密封腔體鍵合形成壓力傳感器基底，包括：

對所述GaN薄膜下表面和密封腔體上表面進行拋光處理；

在經過拋光處理后的所述GaN薄膜下表面和密封腔體上表面均勻覆蓋鍵合介質層；

通過晶圓鍵合工藝將覆蓋所述鍵合介質層后的所述GaN薄膜與密封腔體貼合在一起，形成壓力傳感器基底；

所述晶圓鍵合工藝的壓強為0.1kPa，鍵合溫度為200℃-400℃，鍵合時間為1小時-4小時。

2.如權利要求1所述的GaN壓力傳感器制備方法，其特征在于，所述退火工藝的退火溫度為200℃-1000℃、退火時間為2小時-10小時。

3.如權利要求1所述的GaN壓力傳感器制備方法，其特征在于，所述將襯底上的GaN外延層剝離形成GaN薄膜，包括：

通過金屬有機物化學氣相外延工藝或者分子束外延工藝在襯底上表面形成GaN外延層；

通過紫外光波段激光束在所述襯底與GaN外延層的界面上照射，將GaN分解為Ga原子和N₂；

對所述襯底和GaN外延層加熱至Ga原子熔點，形成分離的所述GaN薄膜與襯底。

4.如權利要求1所述的GaN壓力傳感器制備方法，其特征在于，所述勢壘層包括InAlGaN層、AlGaN層、InGaN層、InAlN層、AlN層和InN層中的一種或兩種以上的組合。

5.如權利要求1至4任一項所述的GaN壓力傳感器制備方法，其特征在于，所述壓力敏感單元為高電子遷移率晶體管器件、惠斯頓電橋電路或肖特基環形電容。

6.一種GaN壓力傳感器，其特征在于，包括密封腔體，所述密封腔體上表面由下向上依次設有GaN緩沖層和勢壘層，所述勢壘層上設有壓力敏感單元；所述密封腔體包括設有凹槽的第一硅片和第二硅片；所述壓力敏感單元為高電子遷移率晶體管器件、惠斯頓電橋電路或肖特基環形電容；所述GaN壓力傳感器由權利要求1至5任一項所述的GaN壓力傳感器制備方法制備得到。