[发明专利]GaN高温压力传感器

说明书

本发明提供了一种GaN高温压力传感器，包括硅衬底和硅基座，硅衬底上设有GaN外延层，GaN外延层上设有压阻器件和引脚，硅衬底的下表面且对应压阻器件正下方设有减薄凹槽，减薄凹槽对应的区域为压力检测区，压阻器件位于压力检测区，引脚在压力检测区之外，引脚对应的位置设有贯穿GaN外延层和硅衬底的通孔，通孔内填充用于将引脚从硅衬底的下表面引出的金属；硅基座下表面设有刻蚀凹槽，硅基座与硅衬底通过玻璃浆料烧结实现密封连接，压阻器件和引脚密封于刻蚀凹槽内。本发明提供的GaN高温压力传感器具有较强的压电极化效应，具备在高温、辐照环境下工作的能力，在硅衬底上外延GaN，可以制备较大的晶圆，且加工工艺比碳化硅材料容易。

技术领域

本发明属于压力传感器技术领域，更具体地说，是涉及一种GaN高温压力传感器。

背景技术

半导体材料压力传感器具有体积小、一致性高、响应度大等优势，然而常规的Si基压力传感器一般只能工作到125℃。高温下压阻元件间的PN结隔离失去作用，导致压力传感器失效。更高温度应用领域迫切需要高性能的压力传感器。SOI结构的压力传感器、SiC材料的压力传感器结合耐高温的封装、保护工艺是目前高温压力传感器的主要技术方案。目前，利用SiC的耐高温特性，压力传感器工作温度可以提高到600℃，最高可以达到1000℃。

然而，Si是一种窄禁带的半导体材料，其耐高温性能不如宽禁带半导体材料；宽禁带SiC压力传感器发展则受限于刻蚀、掺杂等工艺，难度较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GaN高温压力传感器，以解决现有技术中存在的制作难度大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种GaN高温压力传感器，GaN高温压力传感器，包括：

硅衬底，其上表面设有凸台，所述凸台上设有GaN外延层，所述GaN外延层上设有压阻器件和引脚，所述压阻器件位于所述GaN外延层的中间，所述引脚位于所述GaN外延层的边缘，所述硅衬底的下表面且对应所述压阻器件正下方设有减薄凹槽，所述减薄凹槽对应的区域为压力检测区，所述压阻器件位于所述压力检测区，所述引脚在所述压力检测区之外，所述引脚对应的位置设有贯穿所述GaN外延层和所述硅衬底的通孔，所述通孔内填充用于将所述引脚从所述硅衬底的下表面引出的金属，所述凸台四周的平面为第一连接面；

硅基座，下表面设有刻蚀凹槽，所述刻蚀凹槽四周的平面为第二连接面；

所述硅基座的所述第二连接面与所述硅衬底的所述第一连接面通过玻璃浆料烧结实现密封连接，所述凸台位于所述刻蚀凹槽内，所述压阻器件和所述引脚密封于所述刻蚀凹槽内。

进一步地，所述金属为Cu、Al、Au、Ti、Pt或Ni中的任一种。

进一步地，所述GaN外延层异质结为AlGaN/GaN、或InAlN/GaN、或AlN/GaN。

进一步地，所述GaN外延层上设有至少一个压阻器件和至少两个引脚，两个所述引脚对称分设于所述压阻器件的两侧。

进一步地，所述压阻器件为电阻、电容、二极管或三极管。

本发明另一目的在于提供一种GaN高温压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

在硅衬底的上表面制备GaN外延层；

在所述GaN外延层上表面制备压阻器件和引脚；

刻蚀移除GaN外延层边缘区域，并向下刻蚀移除部分硅衬底，所述压阻器件和所述引脚位于未刻蚀区域；

在所述硅衬底的下表面刻蚀减薄凹槽，所述减薄凹槽的槽底对应的区域为压力检测区，所述压阻器件位于所述压力检测区，所述引脚位于所述压力检测区之外；