[發明專利]Si基GaN壓力傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 201810166869.1
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108598253B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 譚鑫;呂元杰;周幸葉;宋旭波;王元剛;馮志紅;馬春雷;鄒學鋒
• 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: H01L41/113
• 分類號: H01L41/113
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 張貴勤

1.一種Si基GaN壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

在GaN晶圓上制備壓力敏感單元，其中，所述GaN晶圓包括襯底、襯底上表面的GaN緩沖層和所述GaN緩沖層上表面的勢壘層；

在第一硅片中制備凹槽；

將形成所述凹槽后的所述第一硅片鍵合在第二硅片上，形成密封腔體，具體為：分別對形成所述凹槽后的所述第一硅片和所述第二硅片進行拋光和表面處理；將經過拋光進而表面處理后的所述第一硅片和所述第二硅片貼合在一起；將貼合后的所述第一硅片和所述第二硅片在0.1kPa壓強200℃至1000℃溫度下進行鍵合，使所述第一硅片和所述第二硅片緊密貼合，形成密封腔體；

將形成所述壓力敏感單元后的所述GaN晶圓與所述密封腔體鍵合，形成壓力傳感器，其中，所述GaN晶圓的襯底與所述第一硅片的表面接觸。

2.如權利要求1所述的Si基GaN壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述在GaN晶圓上制備壓力敏感單元之后，所述方法還包括：

將形成所述壓力敏感單元后的所述GaN晶圓的襯底減薄至預設厚度。

3.如權利要求2所述的Si基GaN壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述將形成所述壓力敏感單元后的所述GaN晶圓的襯底減薄至預設厚度，包括：

通過機械研磨或化學腐蝕將形成所述壓力敏感單元后的所述GaN晶圓的襯底減薄至預設厚度。

4.如權利要求1所述的Si基GaN壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述在第一硅片中制備凹槽，包括：

通過光刻工藝在所述第一硅片與非凹槽區對應的部分的上表面涂覆光刻膠層；其中，所述非凹槽區為所述第一硅片中除凹槽區以外的區域；

通過硅刻蝕工藝刻蝕所述第一硅片與所述凹槽區對應的部分，形成凹槽；

去除所述光刻膠層。

5.如權利要求1所述的Si基GaN壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述在第一硅片中制備凹槽，包括：

通過光刻工藝在所述第一硅片與非凹槽區對應的部分的上表面淀積介質層；其中，所述非凹槽區為所述第一硅片中除凹槽區以外的區域；

通過刻蝕工藝刻蝕所述介質層和所述第一硅片與所述凹槽區對應的部分，形成凹槽，其中，所述第一硅片的刻蝕速率與所述介質層的刻蝕速率之比大于200:1；

去除剩余的所述介質層。

6.如權利要求5所述的Si基GaN壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述介質層為二氧化硅層、氮化硅層、金屬鋁層或金屬鎳層。

7.如權利要求1所述的Si基GaN壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述將形成所述壓力敏感單元后的所述GaN晶圓與所述密封腔體鍵合，包括：

對所述GaN晶圓和所述密封腔體進行表面處理；

在經表面處理后的所述密封腔體的第一硅片的表面和/或所述GaN晶圓的硅襯底的下表面均勻覆蓋鍵合介質層；

將所述GaN晶圓通過所述鍵合介質層貼合到所述第一硅片上，并在0.1kPa壓強200℃至400℃溫度下進行鍵合，使所述GaN晶圓與所述密封腔體緊密貼合。

8.如權利要求1所述的Si基GaN壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述壓力敏感單元為高電子遷移率晶體管、惠斯頓電橋電路或肖特基環形電容。

9.如權利要求1至8任一項所述的Si基GaN壓力傳感器的制備方法，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。