[发明专利]一种基于氮化镓/铝镓氮异质结的电压传感器及制备方法

权利要求书

1.一种基于氮化镓/铝镓氮异质结的电压传感器，其特征在于：该传感器包括环形振荡器，所述环形振荡器包括n个倒相器，n为奇数，每个倒相器由第一晶体管和第二晶体管组成，其中第m个第一晶体管与第m+1个第二晶体管共用第一栅极，第1个第二晶体管与第n个第一晶体管共用第二栅极，其中mn；所述每个倒相器结构从下到上依次为：衬底、氮化镓缓冲层、铝镓氮层；所述铝镓氮层设有氧化沟道，所述氧化沟道内设有栅氧化层；所述n个第一晶体管共用漏极，所述n个第二晶体管共用源极，每个所述倒相器的第一晶体管的源极为第二晶体管的漏极，所述第一栅极和所述第二栅极与所述第一晶体管的源极相连，所述铝镓氮层上设有所述漏极和所述源极，所述铝镓氮层、栅氧化层和氮化镓缓冲层上设有所述第一栅极和第二栅极。

2.如权利要求1所述的电压传感器，其特征在于：所述传感器包括整流降压器和功率放大器，所述整流降压器与第一晶体管的漏极相连，所述第一晶体管的漏极与功率放大器相连，所述整流降压器与第二晶体管的源极相连，所述第二晶体管的源极与功率放大器相连；所述整流降压器输出的电压信号控制所述振荡器输出的频率信号。

3.如权利要求1所述的电压传感器，其特征在于：所述第一晶体管为耗尽型晶体管，所述第二晶体管为增强型晶体管。

4.如权利要求1所述的电压传感器，其特征在于：所述衬底为沉积有绝缘层的硅基底或蓝宝石基底。

5.如权利要求1所述的电压传感器，其特征在于：所述源极和所述漏极材料选自钛、铝、镍、金及其合金；所述栅极材料选自镍、金、铬、白金及其合金。

6.一种电压传感器制备方法，其特征在于：包括

S1：准备衬底，于衬底上外延氮化镓缓冲层和铝镓氮层；

S2：光刻形成n个倒相器的有源区，其中n为奇数；

S3：光刻并沉积金属形成n个倒相器的第一晶体管和第二晶体管源、漏极，退火形成欧姆接触；

S4:光刻并打开n个所述第二晶体管的栅极区，刻蚀形成氧化沟道；

S5:在所述氧化沟道沉积栅氧化层；

S6:光刻并打开第一晶体管和第二晶体管的栅极窗口，在第m个第一晶体管与第m+1个第二晶体管的栅极窗口沉积金属形成第一栅极，在第1个第二晶体管与第n个第一晶体管的栅极窗口沉积金属形成第二栅极，退火形成肖特基接触，其中mn。

7.如权利要求6所述的电压传感器制备方法，其特征在于：所述S1中氮化镓缓冲层厚度为100nm-5μm，所述铝镓氮层厚度为5nm-100nm。

8.如权利要求6所述的电压传感器制备方法，其特征在于：所述S3包括沉积厚度为50nm-500nm的源、漏电极；利用剥离工艺形成欧姆接触图形，以700℃-1000℃退火形成欧姆接触。

9.如权利要求6所述的电压传感器制备方法，其特征在于：所述S5中的栅氧化层材料为氧化铝，氧化铪或氧化锆；所述栅氧化层厚度为3-100nm。

10.如权利要求6所述的电压传感器制备方法，其特征在于：所述S6中形成厚度为50nm-500nm的共用栅极，利用剥离工艺形成肖特基接触图形，以200℃-600℃退火形成肖特基接触。

11.如权利要求6所述的电压传感器制备方法，其特征在于：所述S1中外延方式为化学气相沉积或分子束外延。

12.如权利要求6所述的电压传感器制备方法，其特征在于：所述光刻方式为干法或湿法，所述干法为采用Cl₂/BCl₃气体的电感耦合等离子体。

13.如权利要求6所述的电压传感器制备方法，其特征在于：所述S3和S6中沉积方式为电子束蒸发和/或溅射。

14.如权利要求6所述的电压传感器制备方法，其特征在于：所述S5中沉积方式为化学气相沉积或原子层沉积。