氮化镓压力传感器及其制作方法与流程

本申请属于半导体，尤其涉及一种氮化镓压力传感器及其制作方法。

背景技术：

1、压力传感器是能感受压力并转换成可用输出信号的传感器，广泛应用于各行各业。传统的集成压力传感器主要是基于压阻效应的传感器以及基于电容效应的传感器。基于压阻效应的传感器结构简单，响应迅速，但温度影响大，而基于电容效应的传感器需要较高的驱动电压，且外部干扰能力差。此外在200℃以上的高温环境下，两种压力传感器都无法工作。

2、氮化镓（gan）是一种宽禁带半导体材料，广泛应用于新能源汽车、轨道交通、航空航天等领域。这些应用领域通常需要高功率应用，同时在高温高压环境下工作，因此需要对器件或系统进行压力监控，以提升器件和系统的可靠性。氮化镓压力传感器具有出色的灵敏度和耐高温性能，但其制作工艺包括台面刻蚀、形成金属欧姆接触、沉积氧化层、开源漏极孔、溅射金属层（形成源漏极和导线等）和沉积氧化层、开设焊盘孔等。这种制作工艺较为复杂，容易导致工艺误差，而工艺误差会降低传感器的可靠性，而且这种制作工艺所制作的传感器的结构较为复杂，生产成本较高。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种氮化镓压力传感器及其制作方法，能够简化氮化镓压力传感器的结构，简化工艺流程，提高氮化镓压力传感器的可靠性，且降低成本。

2、第一方面，本申请提供了一种氮化镓压力传感器，包括压力感应区，以及连接所述压力感应区的信号传递区，所述压力感应区关于第一中心线呈轴对称设置，且关于第二中心线呈轴对称设置，所述第一中心线与所述第二中心线相垂直；所述氮化镓压力传感器包括：

3、衬底，包括空腔，所述空腔覆盖所述压力感应区和部分所述信号传递区；

4、氮化镓缓冲层，位于所述衬底的一侧；

5、氮化镓层，位于所述氮化镓缓冲层背离所述衬底的一侧；

6、氮化镓基半导体层，位于所述压力感应区和所述信号传递区，所述氮化镓基半导体层位于所述氮化镓层背离所述氮化镓缓冲层的一侧，且所述氮化镓基半导体层和所述氮化镓层构成氮化镓异质结构；

7、欧姆接触层，位于所述信号传递区，所述欧姆接触层位于所述氮化镓基半导体层背离所述氮化镓层的一侧，且所述欧姆接触层在所述衬底上的正投影与所述空腔无交叠。

8、根据本申请的氮化镓压力传感器，通过氮化镓层和氮化镓基半导体层构成氮化镓异质结构，使位于压力感应区的氮化镓异质结构形成压力敏感单元，使位于信号传递区的氮化镓异质结构形成导线，无需设置源漏极，也无需额外设置导线，简化氮化镓压力传感器的结构，提高氮化镓压力传感器的可靠性，且降低成本。

9、根据本申请的一个实施例，所述压力感应区包括间隔设置的第一感应子区、第二感应子区、第三感应子区和第四感应子区；

10、所述第一感应子区与所述第二感应子区相对设置，且关于所述第一中心线呈轴对称设置；所述第二感应子区与所述第四感应子区相对设置，且关于所述第二中心线呈轴对称设置；

11、所述信号传递区连接在所述第一感应子区与所述第二感应子区之间、所述第二感应子区与所述第三感应子区之间、所述第三感应子区与所述第四感应子区之间以及所述第四感应子区与所述第一感应子区之间。

12、根据本申请的一个实施例，所述第一感应子区到所述第一中心线的距离与所述第二感应子区到所述第二中心线的距离不同。

13、根据本申请的一个实施例，所述信号传递区包括间隔设置的第一传递子区、第二传递子区、第三传递子区和第四传递子区；

14、所述第一传递子区连接在所述第一感应子区与所述第二感应子区之间，所述第二传递子区连接在所述第二感应子区与所述第三感应子区之间，所述第三传递子区连接在所述第三感应子区与所述第四感应子区之间，所述第四传递子区连接在所述第四感应子区与所述第一感应子区之间；

15、所述欧姆接触层位于所述第一传递子区、所述第二传递子区、所述第三传递子区和所述第四传递子区。

16、根据本申请的一个实施例，所述欧姆接触层包括电压输入端、电压输出端、第一信号采集端和第二信号采集端；

17、所述电压输入端位于所述第一传递子区，所述电压输出端位于所述第三传递子区，所述第一信号采集端位于所述第二传递子区，所述第二信号采集端位于所述第四传递子区。

18、根据本申请的一个实施例，所述空腔从所述衬底背离所述氮化镓缓冲层一侧的表面至少延伸至所述衬底内；

19、所述氮化镓压力传感器还包括：

20、封装层，位于所述衬底背离所述氮化镓缓冲层的一侧。

21、根据本申请的一个实施例，所述空腔还贯穿所述衬底。

22、根据本申请的一个实施例，所述氮化镓基半导体层包括氮化铝镓层或氮化铟镓层。

23、根据本申请的一个实施例，所述氮化镓异质结构无掺杂，或者所述氮化镓异质结构掺杂有n型离子或p型离子。

24、第二方面，本申请提供了一种氮化镓压力传感器的制作方法，所述氮化镓压力传感器包括压力感应区，以及连接所述压力感应区的信号传递区，所述压力感应区关于第一中心线呈轴对称设置，且关于第二中心线呈轴对称设置，所述第一中心线与所述第二中心线相垂直；所述方法包括：

25、提供衬底；

26、在所述衬底的一侧形成氮化镓缓冲层；

27、在所述氮化镓缓冲层背离所述衬底的一侧形成氮化镓层；

28、在所述压力感应区和所述信号传递区形成氮化镓基半导体层，所述氮化镓基半导体层位于所述氮化镓层背离所述氮化镓缓冲层的一侧，且所述氮化镓基半导体层和所述氮化镓层构成氮化镓异质结构；

29、在所述信号传递区形成欧姆接触层，所述欧姆接触层位于所述氮化镓基半导体层背离所述氮化镓层的一侧；

30、在所述衬底中形成空腔，所述空腔覆盖所述压力感应区和部分所述信号传递区，且所述欧姆接触层在所述衬底上的正投影与所述空腔无交叠。

31、根据本申请的氮化镓压力传感器的制作方法，通过氮化镓层和氮化镓基半导体层构成氮化镓异质结构，使位于压力感应区的氮化镓异质结构形成压力敏感单元，使位于信号传递区的氮化镓异质结构形成导线，无需设置源漏极，也无需额外设置导线，简化氮化镓压力传感器的结构，简化工艺流程，提高氮化镓压力传感器的可靠性，且降低成本。

32、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种氮化镓压力传感器，其特征在于，包括压力感应区，以及连接所述压力感应区的信号传递区，所述压力感应区关于第一中心线呈轴对称设置，且关于第二中心线呈轴对称设置，所述第一中心线与所述第二中心线相垂直；所述氮化镓压力传感器包括：

2.根据权利要求1所述的氮化镓压力传感器，其特征在于，所述压力感应区包括间隔设置的第一感应子区、第二感应子区、第三感应子区和第四感应子区；

3.根据权利要求2所述的氮化镓压力传感器，其特征在于，所述第一感应子区到所述第一中心线的距离与所述第二感应子区到所述第二中心线的距离不同。

4.根据权利要求2所述的氮化镓压力传感器，其特征在于，所述信号传递区包括间隔设置的第一传递子区、第二传递子区、第三传递子区和第四传递子区；

5.根据权利要求4所述的氮化镓压力传感器，其特征在于，所述欧姆接触层包括电压输入端、电压输出端、第一信号采集端和第二信号采集端；

6.根据权利要求1所述的氮化镓压力传感器，其特征在于，所述空腔从所述衬底背离所述氮化镓缓冲层一侧的表面至少延伸至所述衬底内；

7.根据权利要求6所述的氮化镓压力传感器，其特征在于，所述空腔还贯穿所述衬底。

8.根据权利要求1所述的氮化镓压力传感器，其特征在于，所述氮化镓基半导体层包括氮化铝镓层或氮化铟镓层。

9.根据权利要求1所述的氮化镓压力传感器，其特征在于，所述氮化镓异质结构无掺杂，或者所述氮化镓异质结构掺杂有n型离子或p型离子。

10.一种氮化镓压力传感器的制作方法，其特征在于，所述氮化镓压力传感器包括压力感应区，以及连接所述压力感应区的信号传递区，所述压力感应区关于第一中心线呈轴对称设置，且关于第二中心线呈轴对称设置，所述第一中心线与所述第二中心线相垂直；所述方法包括：

技术总结
本申请公开了一种氮化镓压力传感器及其制作方法，属于半导体技术领域。氮化镓压力传感器包括压力感应区，以及连接压力感应区的信号传递区，压力感应区关于第一中心线呈轴对称设置，且关于第二中心线呈轴对称设置；氮化镓压力传感器包括：依次设置的衬底、氮化镓缓冲层、氮化镓层、氮化镓基半导体层和欧姆接触层；衬底包括空腔，空腔覆盖压力感应区和部分信号传递区；氮化镓基半导体层位于压力感应区和信号传递区，且氮化镓基半导体层和氮化镓层构成氮化镓异质结构；欧姆接触层位于信号传递区，且欧姆接触层在衬底上的正投影与空腔无交叠。本申请能够简化氮化镓压力传感器的结构，简化工艺流程，提高氮化镓压力传感器的可靠性，且降低成本。

技术研发人员：刘云鹏,孙剑文
受保护的技术使用者：合肥美镓传感科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15