一種壓力傳感器集成器件及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種壓力傳感器集成器件及其制作方法。
【背景技術】
[0002]TaN(氮化鉭)材料具有優(yōu)良的壓變特性，同時具有極高的高溫穩(wěn)定性(熔點在3000°C左右)、較低的電阻溫度系數(shù)，優(yōu)良的硬度和耐磨性，可作為傳感器廣泛地用于壓力、溫度、應力、熱流等方面。由于上述的特點，該TaN材料制成的傳輸線具有應變效應，具體地，該TaN傳輸線的電阻值會隨著壓力變化而顯著變化，即產(chǎn)生壓電信號，傳輸線電阻的顯著變化導致傳輸電流的變化，
[0003]GaN作為寬禁帶半導體的典型代表，具有工作溫度高、功率輸出密度大、高頻性能好、抗輻射能力強等優(yōu)點。與傳統(tǒng)的GaN HEMT器件相比，GaN HBT作為多子器件，具有相對更好的線性度、更高的功率控制能力等優(yōu)點，電流驅動的特性，更適合用作壓力傳感器，而且，GaN作為第三代半導體，化學性質穩(wěn)定，性能優(yōu)越，GaN器件可以忍受較為惡劣的工作環(huán)境，如能夠在高溫、強輻射環(huán)境下正常工作。
[0004]在某些特定的測試領域，需要進行實時監(jiān)測，例如，飛機機翼、火車、石油探頭等部件的高速運動時需對各組件進行壓力監(jiān)控，這些部件由于受到的壓力較大、均需采用可靠性高的材料，一旦達到材料極限或有微裂紋等隱形損傷，需及時預警、保養(yǎng)；同時高速運動的部件一般均進行過空氣動力學、流體力學優(yōu)化，減小對測試系統(tǒng)造成的不必要的影響。
[0005]但是，現(xiàn)有的測試系統(tǒng)由于集成度不高、體積較大，在極限環(huán)境下容易受到影響的技術問題。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明通過提供一種壓力傳感器集成器件及其制作方法，解決了現(xiàn)有技術中傳感器集成度不高，體積較大，在極限環(huán)境下容易受到影響的技術問題，進而提高了傳感器的集成度，使得可在極限環(huán)境下正常工作。
[0007]本發(fā)明實施例的技術方案具體為:
[0008]—種壓力傳感器集成器件，包括由下而上依次形成的襯底、A1N成核層、GaN過渡層、N-GaN集電區(qū)層，在所述N-GaN集電區(qū)層具有器件區(qū)域和位于所述器件區(qū)域兩側的傳感區(qū)域，在所述器件區(qū)域的N-GaN集電區(qū)層上形成有P-GaN基區(qū)層和集電極，在所述P_GaN基區(qū)層上形成有N型發(fā)射區(qū)層和基極，在所述N型發(fā)射區(qū)層上形成有N+-GaN帽層，在所述N+-GaN帽層上形成有發(fā)射極，在所述傳感區(qū)域的N-GaN集電區(qū)層上由下而上依次形成有P-GaN基區(qū)層、N型發(fā)射區(qū)層和N+-GaN帽層、介質層、TaN傳輸線。
[0009]進一步地，所述集電極和所述基極的數(shù)量均為兩個，所述兩個集電極分別位于所述P-GaN基區(qū)層兩側，所述兩個基極分別位于所述N型發(fā)射區(qū)層兩側。
[0010]進一步地，所述基極、發(fā)射極、集電極均通過高溫退火形成歐姆接觸。
[0011]進一步地，所述襯底材料為S1、SiC、GaN、藍寶石、Diamond中的任意一種；所述A1N成核層的厚度為10nm?500nmo
[0012]進一步地，所述GaN過渡層的摻雜濃度小于或等于1 X 10lscm 3，厚度為500nm?3000nm ;所述N_GaN集電區(qū)層的摻雜濃度小于或等于5X 1017cm 3，厚度為0.5 μ m?3 μ m。
[0013]進一步地，P-GaN基區(qū)層的摻雜濃度小于或等于5X 1017cm 3，厚度為20nm?500nm ;所述N+_GaN帽層的慘雜濃度大于或小于1 X 1018cm 3，厚度為10nm?500nm。
[0014]進一步地，所述N型發(fā)射區(qū)層的材料為N型N-AlyGai yN，其中y為0?0.3，所述N型發(fā)射區(qū)層的摻雜濃度大于或等于1 X 1017cm 3，厚度為10nm?500nmo
[0015]進一步地，所述介質層材料為Si02或者SiN x。
[0016]進一步地，所述TaN傳輸線的形狀為蛇形。
[0017]另一方面，提供了一種壓力傳感器集成器件的制作方法，包括如下內容:
[0018]在襯底上由下而上依次形成A1N成核層、GaN過渡層、N_GaN集電區(qū)層、P_GaN基區(qū)層、N型發(fā)射區(qū)層和N+-GaN帽層，以得到HBT外延片；
[0019]在所述HBT外延片上沉積介質層，并在所述介質層上刻蝕出GaN HBT區(qū)域，以露出所述N+_GaN帽層；
[0020]在所述介質層上沉積TaN薄膜；
[0021]在所述GaN HBT區(qū)域對所述N+_GaN帽層、所述N型發(fā)射區(qū)層和所述P_GaN基區(qū)層進行刻蝕，以在所述N型發(fā)射區(qū)層的兩側露出部分所述P-GaN基區(qū)層并在所述P-GaN基區(qū)層的兩側露出所述N-GaN集電區(qū)層的部分表面；
[0022]在所述N+_GaN帽層上沉積發(fā)射極，在所述N型發(fā)射區(qū)層的兩側的P_GaN基區(qū)層上沉積基極，在所述P-GaN基區(qū)層的兩側的N-GaN集電區(qū)層表面沉積集電極；
[0023]分別對所述發(fā)射極、基極、集電極進行高溫退火，形成歐姆接觸。
[0024]本發(fā)明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點:
[0025]1、由于采用壓力傳感器集成器件，其中包括由下而上依次形成的襯底、A1N成核層、GaN過渡層、N-GaN集電區(qū)層，在N-GaN集電區(qū)層具有器件區(qū)域和位于所述器件區(qū)域兩側的傳感區(qū)域，在器件區(qū)域的N-GaN集電區(qū)層上形成有P-GaN基區(qū)層和集電極，在P_GaN基區(qū)層上形成有N型發(fā)射區(qū)層和基極，在N型發(fā)射區(qū)層上形成有N+-GaN帽層，在N+_GaN帽層上形成有發(fā)射極，在傳感區(qū)域的N-GaN集電區(qū)層上由下而上依次形成有P-GaN基區(qū)層、N型發(fā)射區(qū)層和N+_GaN帽層、介質層、TaN傳輸線，解決了現(xiàn)有技術中傳感器體積較大，在極限環(huán)境下容易受到影響的技術問題，進而提高了傳感器的集成度，可在極限環(huán)境下正常工作。
[0026]2、傳統(tǒng)器件為TaN傳感器與HBT分開設置，體積較大，不利于器件集成，本發(fā)明將該TaN傳感器與該HBT集成設置，有效降低了體積，而且，可在不影響原有空氣動力學、流體力學基礎的基礎上，實時監(jiān)控變壓數(shù)據(jù)。
[0027]3、通過調整TaN配線的生長條件，如溫度、N分壓等，可得到不同電阻率的TaN配線。
[0028]4、GaN作為第三代半導體，化學性質穩(wěn)定，性能優(yōu)越，GaN器件可以忍受較為惡劣的工作環(huán)境，如能夠在高溫、強輻射環(huán)境下正常工作，極大地拓展了傳感器的應用領域。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實施例中壓力傳感器集成器件的結構示意圖；
[0030]圖2-圖4為本發(fā)明實施例中制作壓力傳感器集成器件的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明通過提供一種壓力傳感器集成器件及其制作方法，解決了現(xiàn)有技術中傳感器集成度不高、體積較大，在極限環(huán)境下容易受到影響的技術問題，進而提高了傳感器的集成度，可在極限環(huán)境下正常工作。
[0032]為了解決上述現(xiàn)有技術中傳感器集成度不高、體積較大，在極限環(huán)境下容易受到影響的技術問題，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
[0033]本發(fā)明提供的一種壓力傳感器集成器件，如圖1所示，該壓力傳感器集成器件包括:由下而上依次形成的襯底101、A1N成核層102、GaN過渡層103、N_GaN集電區(qū)層104，在N-GaN集電區(qū)層104具有器件區(qū)域和位于器件區(qū)域兩側的傳感區(qū)域，在器件區(qū)域的N-GaN集電區(qū)層104上形成有P-GaN基區(qū)層105和集電極106，在P_GaN基區(qū)層105上形成N型發(fā)射區(qū)層107和基極108，在N型發(fā)射區(qū)層107上形成N+_GaN帽層109，在N+_GaN帽層109上形成有發(fā)射極110，在傳感區(qū)域的N-GaN集電區(qū)層104上由下而上依次形成P_GaN基區(qū)層105、N型發(fā)射區(qū)層107和N+-GaN帽層109、介質層111、TaN傳輸線112。
[0034]具體的，該集電極106和基極108的數(shù)量均為兩個，兩個集電極分別位于P_GaN基區(qū)層106兩側，兩個基極分別位于N型發(fā)射區(qū)層兩側。該基極108、發(fā)射極110、集電極106均通過高溫退火，形成歐姆接觸。襯底材料為S1、SiC、GaN、藍寶石、Diamond中的任意一種。A1N成核層102的厚度為10nm?500nm。GaN過渡層103的摻雜濃度小于或等于1 X 1018cm 3，厚度為500nm?3000nm。N_GaN集電區(qū)層104的摻雜濃度小于或等于5X 1017cm 3，厚度為0.5μηι?3μηι。P_GaN基區(qū)層105的摻雜濃度小于或等于5X 1017cm 3，厚度為20nm?500nm。N型發(fā)射區(qū)107具體為N型N-AlyG&1 yN，其中y為0?0.3，該N型發(fā)射區(qū)107的摻雜濃度大于或等于1 X 1017cm 3，厚度為10nm?500nm。N+_GaN帽層109的摻雜濃度大于或小于lX10lscm3，厚度為10nm?500nmo介質層111材料為Si02或者SiNx。TaN傳輸線112的形狀為蛇形。
[0035]本發(fā)明實施例還