AlGaN/GaN HEMT压力传感器工艺实现方法技术

本发明专利技术公开了一种AlGaN/GaN HEMT压力传感器工艺实现方法，采用MOCVD或MBE方法在蓝宝石衬底上外延生长出单晶h-BN移除层；然后在h-BN移除层上外延常规的AlGaN/GaN HEMT结构层；在帽层上形成AlGaN/GaN HEMT的栅极、源极和漏极；把AlGaN/GaN HEMT器件的正面朝下粘贴在陶瓷载体上；施以外力克服h-BN的范德瓦耳斯力将蓝宝石衬底剥离掉；把AlGaN/GaN HEMT器件的反面朝下粘贴在开有孔洞的金属铜衬底上。本发明专利技术通过h-BN移除层可以转移器件的衬底，避免腐蚀工艺，使得器件可以生长在除外延材料质量硬度高的蓝宝石衬底上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，具体涉及一种AIGaN/GaN HEMT压力传感器工艺实现方法。
技术介绍
传感器技术是现代科学技术发展水平的重要标志，其中压力传感器是应用最为广泛的一类。随着对宽禁带半导体的研宄深入，发现宽禁带半导体GaN(禁带宽度3.4eV)传感器可以不用冷却在高温下探测化学、气体、生物、辐射以及发送信号给中央控制器。AlGaN/GaN HEMT已经被证明具有高频、耐高压、耐高温和抗辐射特性，是高功率及电力电子器件最具潜力的器件，也是可以工作在恶劣条件下最具潜力的压力传感器。目前AIGaN/GaN HEMT中最先进的生长技术是MOCVE和MBE，蓝宝石，碳化硅和硅衬底作为外延生长的衬底，但是却无法在多晶体或非晶衬底上。目前碳化硅散热性好，大多作为AIGaN/GaN HEMT功率器件的衬底，但价格太高，且晶体质量难以达到Al2O3和Si那么好，机械加工性能比较差；硅价格最低廉，而且校对容易腐蚀，但硅衬底与GaN外延层之间巨大的晶格失配和热失配，这使Si衬底上的GaN材料产生大量的位错及裂纹，成为Si衬底上生长GaN材料的障碍；蓝宝石衬底上生长AIGaN/GaN HEMT结构质量较好，大多采用，但其硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。综上所述，由于AIGaN/GaN HEMT压力传感器需要对衬底腐蚀而留出敏感膜，一般采用硅衬底，而以牺牲外延材料质量为代价。如果不需要腐蚀衬底就可以形成敏感膜，就可以采用蓝宝石衬底，不仅外延材料质量得到保证，而且由于不需要通过腐蚀衬底形成敏感膜，敏感膜的厚度也能够精确的保证。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种AIGaN/GaN HEMT压力传感器工艺实现方法。本专利技术利用与蓝宝石衬底容易剥离的单晶h-BN插入蓝宝石衬底和AIGaN/GaNHEMT的外延结构层之间，简化GaN HEMT压力传感器工艺难度，实现衬底的转移。一种AIGaN/GaN HEMT压力传感器工艺实现方法，具体包括以下步骤: 步骤一:采用MOCVD或MBE方法在蓝宝石衬底上外延生长出单晶h-BN移除层； 步骤二:在h-BN移除层上外延常规的AIGaN/GaN HEMT结构层； 步骤三:在帽层上形成AIGaN/GaN HEMT的栅极、源极和漏极； 步骤四:把AIGaN/GaN HEMT器件的正面朝下粘贴在陶瓷载体上； 步骤五:施以外力克服h-BN的范德瓦耳斯力将蓝宝石衬底剥离掉； 步骤六:把AIGaN/GaN HEMT器件的反面朝下粘贴在开有孔洞的金属铜衬底上。所述的常规的AIGaN/GaN HEMT结构层包括生长AlN缓冲层；接着在AlN缓冲层上面外延生长GaN沟道层；之后在沟道层GaN上外延生长隔离层A1N，接着在隔离层AlN上外延生长非掺杂Ala3Gaa7N势皇层和帽层GaN ； 所述的h-BN移除层厚度为3nm ； 所述的AlN缓冲层厚度为10nm ； 所述的GaN沟道层厚度为1.9 μ m ; 所述的AlN隔离层厚度为Inm ； 所述的Ala3Gaa7N势皇层厚度为20nm ； 所述的GaN帽层厚度为2nm ； 所述的栅极金属为Ni或者Au，源极和漏极金属为钛、铝、镍、金中的一种，所述的源极为一个圆形结构，直径50μπι;栅极与源极为同心的开口圆环，内径和外径分别为150和200Mm ;漏极与源极为同心的开口圆环，内径和外径分别为250和300Mm ； 本专利技术方法中外延生长采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)手段，本专利技术的专利技术点在于利用单晶h-BN移除层对器件与衬底剥离，实现衬底转移。有益效果:本专利技术通过h-BN移除层可以转移器件的衬底，避免腐蚀工艺，使得器件可以生长在除外延材料质量硬度高的蓝宝石衬底上。【附图说明】图1为采用MOCVD或MBE方法在蓝宝石衬底上外延生长出单晶h-BN移除层的AIGaN/GaN HEMT 器件； 图2为AIGaN/GaN HEMT器件的正面朝下粘贴在陶瓷载体上；图3为施以外力克服h-BN的范德瓦耳斯力将蓝宝石衬底剥离掉的开始； 图4为施以外力克服h-BN的范德瓦耳斯力将蓝宝石衬底剥离掉时； 图5为施以外力克服h-BN的范德瓦耳斯力将蓝宝石衬底剥离掉后；图6为AIGaN/GaNHEMT器件的反面朝下粘贴在开有孔洞的金属铜衬底上； 图7为铜衬底的AIGaN/GaN HEMT器件的剖面结构图； 图8为铜衬底的AIGaN/GaN HEMT器件的源极、漏极、栅极俯视图。【具体实施方式】一种AIGaN/GaN HEMT压力传感器工艺实现方法，具体包括以下步骤: 步骤一:如图1所示，采用MOCVD或MBE方法在蓝宝石衬底上外延生长出单晶h_BN移除层； 步骤二:在h-BN移除层上外延常规的AIGaN/GaN HEMT结构层； 步骤三:在帽层上形成AIGaN/GaN HEMT的栅极、源极和漏极； 步骤四:如图2所示，把AIGaN/GaN HEMT器件的正面朝下粘贴在陶瓷载体上； 步骤五:如图3、图4、图5所示，施以外力克服h-BN的范德瓦耳斯力将蓝宝石衬底剥离掉； 步骤六:如图6所示，把AIGaN/GaN HEMT器件的反面朝下粘贴在开有孔洞的金属铜衬底上。所述的常规的AIGaN/GaN HEMT结构层包括生长AlN缓冲层；接着在AlN缓冲层上面外延生长GaN沟道层；之后在沟道层GaN上外延生长隔离层A1N，接着在隔离层AlN上外延生长非掺杂Ala3Gaa7N势皇层和帽层GaN ； 所述的h-BN移除层厚度为3nm ； 所述的AlN缓冲层厚度为10nm ； 所述的GaN沟道层厚度为1.9 μ m ; 所述的AlN隔离层厚度为Inm ； 所述的Ala3Gaa7N势皇层厚度为20nm ； 所述的GaN帽层厚当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
AlGaN/GaN HEMT压力传感器工艺实现方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一：采用MOCVD或MBE方法在蓝宝石衬底上外延生长出单晶h‑BN移除层；步骤二：在h‑BN移除层上外延常规的AlGaN/GaN HEMT结构层；步骤三：在帽层上形成AlGaN/GaN HEMT的栅极、源极和漏极；步骤四：把AlGaN/GaN HEMT器件的正面朝下粘贴在陶瓷载体上；步骤五：施以外力克服h‑BN的范德瓦耳斯力将蓝宝石衬底剥离掉；步骤六：把AlGaN/GaN HEMT器件的反面朝下粘贴在开有孔洞的金属铜衬底上；所述的常规的AlGaN/GaN HEMT结构层包括生长AlN缓冲层；接着在AlN缓冲层上面外延生长GaN沟道层；之后在沟道层GaN上外延生长隔离层AlN，接着在隔离层AlN上外延生长非掺杂Al0.3Ga0.7N势垒层和帽层GaN；所述的h‑BN移除层厚度为3nm；所述的AlN缓冲层厚度为100nm；所述的GaN沟道层厚度为1.9μm；所述的AlN隔离层厚度为1nm；所述的Al0.3Ga0.7N势垒层厚度为20nm；所述的GaN帽层厚度为2nm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程知群，王凯，董志华，刘国华，周涛，柯华杰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33