一种基于氮化镓/铝镓氮异质结的电压传感器及制备方法与流程

文档序号:25487702发布日期:2021-06-15 21:51阅读:来源:国知局

技术特征:

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m<n;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m<n。

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。


技术总结
本发明提出一种基于氮化镓/铝镓氮异质结的电压传感器及制备方法,传感器包括环形振荡器,所述环形振荡器包括n个倒相器,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。振荡器建立在氮化镓/铝镓氮的高电子迁移率的异质结衬底上,相对于传统的电力信号无线传感系统,本传感器通过压控环形振荡器直接将电压信号转换为调频信号,系统结构简单高效。此外,系统使用氮化镓基的衬底,具有耐高压击穿,抗干扰能力强和发射频率高的优点。

技术研发人员:万景;刘冉;叶怀宇;张国旗
受保护的技术使用者:深圳第三代半导体研究院
技术研发日:2019.12.13
技术公布日:2021.06.15
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