[实用新型]氮化镓压力传感器

说明书

本实用新型公开了氮化镓压力传感器，所述氮化镓压力传感器包括：第一衬底、第二衬底、外延结构、源极、漏极、栅极和凹槽，所述源极、所述漏极和所述栅极位于所述外延结构远离所述第二衬底的一侧，所述源极和所述漏极分别位于所述栅极相对的两侧，所述栅极的数量为大于等于2的正整数，所述源极和所述漏极之间具有沟道区域。由此，本实用新型的氮化镓压力传感器具有两个以上的栅极，通过在栅极上施加电压调控沟道宽度，实现了沟道宽度的调控，可以对氮化镓压力传感器的检测范围、精度以及灵敏度等进行二次调整优化，扩大了工艺制备窗口，扩展了压力传感器的应用范围。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，具体涉及一种氮化镓压力传感器。

背景技术

半导体压力传感器是一种将压力信号转换成电学信号的半导体换能器，广泛应用于工业、医疗、汽车电子和消费类等应用领域。传统硅基压阻式压力传感器采用扩散硅电阻形成压敏电阻，但是压敏电阻随着温度变化发生漂移，硅基压阻式压力传感器一般只能工作在120℃以下。氮化镓是一种宽禁带半导体材料，基于氮化镓技术的压力传感器工作温度可至600℃，在高温压力检测领域有着广泛的应用前景。AlGaN/GaN异质结构由于压电极化和自极化效应在GaN沟道层表面形成高浓度、高电子迁移率的二维电子气(2DEG)，对外部压力变化非常敏感，适合作为高灵敏度压力传感器。

但是，现有的氮化镓压力传感器的压力检测范围和灵敏度是通过芯片悬膜尺寸和厚度来设计的，一旦压力传感器制备完成，则压力检测范围、精度以及灵敏度均已固定，无法进行二次调整。即现有技术中，存在无法对压力传感器的压力检测范围、精度以及灵敏度等性能进行二次调整的缺陷。对于一致性要求高的压力传感器，对应的制备工艺一致性也高、工艺窗口小、良率低。

因此，有必要对现有的氮化镓压力传感器进行改进。

实用新型内容

为改善上述技术问题，本实用新型提供一种氮化镓压力传感器，所述氮化镓压力传感器包括：第一衬底；第二衬底，所述第二衬底位于所述第一衬底的一侧；外延结构，所述外延结构位于所述第二衬底远离所述第一衬底的一侧，所述外延结构包括层叠设置的GaN缓冲层、GaN沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层、GaN帽层，所述GaN缓冲层位于所述第二衬底一侧的表面上；源极、漏极和栅极，所述源极、所述漏极和所述栅极位于所述外延结构远离所述第二衬底的一侧，所述源极和所述漏极分别位于所述栅极相对的两侧，所述栅极的数量为大于等于2的正整数，所述源极和所述漏极之间具有沟道区域；凹槽，所述凹槽位于所述第二衬底上，所述沟道区域在所述第一衬底上的正投影与所述凹槽在所述第一衬底上的正投影至少部分重叠。由此，氮化镓压力传感器具有两个以上的栅极，通过在栅极上施加电压调控沟道宽度，实现了沟道宽度的调控，改善了压力传感器制备完成后无法对其性能进行二次调整优化的难题。本实用新型可以对氮化镓压力传感器的检测范围、精度以及灵敏度等进行二次调整优化，扩大了工艺制备窗口，扩展了压力传感器的应用范围。

根据本实用新型的实施例，所述第二衬底包括层叠设置的基底层、绝缘层和硅层，所述基底层位于靠近所述第一衬底的一侧。

根据本实用新型的实施例，所述基底层的厚度为100-500μm；所述绝缘层的厚度为0.5-5.5μm；所述硅层的厚度为0.5-100μm。通过硅层的厚度可以调控压力传感器的压力敏感膜厚，从而调整了压力传感器的压力检测量程，同时还可以提升氮化镓压力传感器制备工艺的一致性。

根据本实用新型的实施例，所述凹槽位于所述基底层上，且所述凹槽的开口位于所述基底层远离所述绝缘层的一侧。

根据本实用新型的实施例，所述凹槽的深度为100-500μm。

根据本实用新型的实施例，所述GaN缓冲层的厚度为0.5-5μm，所述GaN沟道层的厚度为0.2-5μm，所述AlN插入层的厚度为0.5-3nm，所述AlGaN势垒层的厚度为10-100nm，所述GaN帽层的厚度为1-10nm。