[发明专利]一种叉指结构集成的肖特基势垒二极管温度传感器及制法

说明书

本发明涉及一种叉指结构集成的肖特基势垒二极管温度传感器及制法。所述二极管包括依次设置的衬底层、缓冲层、n⁺‑GaN层、叉指结构和连接部；所述叉指结构包含n^‑‑GaN层、欧姆电极和肖特基电极；所述叉指结构之间通过所述连接部进行连接；所述连接的方式包括串联。所述温度传感器通过叉指结构的肖特基势垒二极管进行串联集成，可以提高温度传感器的感度；且叉指结构集成的肖特基势垒二极管温度传感器相比较常规的肖特基势垒温度传感器，其温度敏感度提升了一倍，这样能够有效探测环境温度。

技术领域

本发明属于半导体功率器件集成技术领域，具体涉及一种叉指结构集成的肖特基势垒二极管温度传感器及制法。

背景技术

GaN基器件具有低功率损耗和高开关速度，对于提高功率电子应用中的功率密度和能量效率是必不可少的。其在电动汽车和智能手机充电站、光伏逆变器、数据中心电源等方面的应用具有众多优势。然而，通态传导和开/关切换循环期间的严重散热导致高结温，这将极大地恶化安全可靠的操作。

而现有GaN基功率器件的温度探测主要采用单个圆形结构的氮化钛肖特基二极管或者pn结二极管，其温度敏感度相对较低，通常为1～2mV/K。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种叉指结构集成的肖特基势垒二极管温度传感器及制法。解决了现有技术中的二极管作为温度传感器敏感度低的技术问题。

本发明的方案是，提供一种叉指结构集成的肖特基势垒二极管温度传感器，包括依次设置的衬底层、缓冲层、n⁺-GaN层、叉指结构和连接部；所述叉指结构包含n^--GaN层、欧姆电极和肖特基电极；且通过对n^--GaN层、n⁺-GaN层和缓冲层进行刻蚀并实现器件隔离，形成两个隔离器件；所述叉指结构之间通过所述连接部进行连接；所述连接的方式包括串联，且所述串联为不同隔离器件之间的连接。

为了便于理解本发明，对本发明原理作进一步解释。

肖特基二极管在正向偏置区域表现出强烈的温度依赖关系，根据相同正向电流下，不同温度下偏压的线形依赖关系，可以用于对环境温度的探测，且利用叉指型二极管形成串联结构作为温度传感器，具有更高的温度灵敏度和低的开启电压。

n⁺-GaN层和n^--GaN层中的GaN基材料具有大的带隙、高击穿场、高电子移动性和高电子饱和速度的特点，n⁺-GaN和钛/铝/钛/金形成欧姆接触降低串联电阻，n^--GaN和氮化钛形成肖特基接触，采用这种器件能够提高器件的热稳定性和减小器件的开启电压。

当采用串联集成时，在同一个电流时，每个二极管电压都会随温度变化为了维持同一个电流大小，对电压的调整是所有二极管的总和，从而能够提高温度传感器的温度敏感度。

优选地，所述连接部包含Pad电极和空气桥电极。

优选地，所述叉指结构集成的肖特基势垒二极管温度传感器还包括介质层，所述介质层设置于所述n^--GaN层与所述肖特基电极之间。

优选地，所述叉指结构之间通过串联及并联进行连接。且同一个隔离器件上的不同叉指结构之间进行并联连接，不同隔离器件上的叉指结构之间进行串联连接。

本发明的再一方案是，提供一种叉指结构集成的肖特基势垒二极管温度传感器的制备方法，包括如下步骤：

S1：采用金属有机化学气相沉积法在衬底层表面依次形成缓冲层、n⁺-GaN层和n^--GaN层，得传感器中间体a；

S2：采用光刻显影技术和干法刻蚀技术对传感器中间体a的n^--GaN层进行刻蚀并形成平台，得传感器中间体b；