氮化镓温度传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了氮化镓温度传感器。该氮化镓温度传感器包括氮化镓层、隧穿层、阴极和阳极，所述隧穿层设在所述氮化镓层的至少一部分表面上，所述隧穿层上设有电极孔；所述阴极设在所述电极孔中并与所述氮化镓层接触；所述阳极设在所述隧穿层的部分表面上，所述阳极不与所述阴极接触。该温度传感器采用金属

【技术实现步骤摘要】
氮化镓温度传感器


[0001]本技术属于半导体材料领域，具体而言，涉及氮化镓温度传感器。

技术介绍

[0002]温度传感器是能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，广泛应用于各行各业。传统的温度传感器主要是热敏电阻或热电偶型，热敏电阻制作简易，但是线性度较差，而热电偶的精度低。而硅基COMS温度传感器虽然具有高线性度，但是工作范围有限，一般低于120℃。

技术实现思路

[0003]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出氮化镓温度传感器，以满足应用场景对温度传感器的耐高温、高线性度和高灵敏度的性能要求。
[0004]本技术主要是基于以下问题提出的：
[0005]氮化镓(GaN)属于宽禁带半导体材料，GaN基器件广泛应用于新能源汽车、轨道交通、航空航天等领域，这些应用领域的往往是大功率应用场景，往往伴随着高温，需要对器件或系统进行温度监控，以进行热管理提升器件及系统可靠性。GaN基肖特基二极管温度传感器虽然也能够实现对温度的检测，但其温度灵敏度相对较低，通常为1
‑
2mV/K。
[0006]为此，在本技术的一个方面，本技术提出了一种氮化镓温度传感器。根据本技术的实施例，该温度传感器包括：
[0007]氮化镓层；
[0008]隧穿层，所述隧穿层设在所述氮化镓层的至少一部分表面上，所述隧穿层上设有电极孔；
[0009]阴极，所述阴极设在所述电极孔中并与所述氮化镓层接触；
[0010]阳极，所述阳极设在所述隧穿层的部分表面上，所述阳极不与所述阴极接触。
[0011]与现有技术相比，本技术上述实施例的氮化镓温度传感器采用金属
‑
隧穿层
‑
氮化镓新型结构，利用载流子在受热激发后隧穿通过隧穿层的概率增大的原理，即热致隧穿效应，通过检测隧穿电流的大小实现对温度的检测和传感，具有耐高温、高线性度和高灵敏度的优势，可以更好的满足大功率、高温等应用场景的测温需求。
[0012]另外，根据本技术上述实施例的氮化镓温度传感器还可以具有如下附加的技术特征：
[0013]任选地，所述隧穿层的厚度为0.5～10nm。
[0014]任选地，所述隧穿层为二氧化硅层、氧化铪层、氧化铝层、氧化钛层、氮化硅层和氮化铝层中的一层或多层。
[0015]任选地，所述氮化镓层的厚度为50nm～50μm。
[0016]任选地，所述氮化镓层为非掺杂氮化镓层、n型掺杂氮化镓层或p型掺杂氮化镓层。
[0017]任选地，所述氮化镓层为单晶层。
[0018]任选地，所述阴极为Ti、Ni、Al、Pt、W、TiN或Au；和/或，所述阳极为Ti、Ni、Au或Al。
[0019]任选地，氮化镓温度传感器进一步包括：衬底，所述氮化镓层设在所述衬底的至少一部分表面上。
[0020]任选地，氮化镓温度传感器进一步包括：氮化镓缓冲层，所述氮化镓缓冲层设在所述衬底的至少一部分表面上，所述氮化镓层设在所述氮化镓缓冲层的至少一部分表面上。
[0021]任选地，所述阴极和阳极设置为正向偏置或反向偏置，所述正向偏置的电场方向为由金属层至氮化镓层，所述反向偏置的电场方向为由氮化镓层至金属层。
[0022]本技术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，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0023]本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1是根据本技术一个实施例的氮化镓温度传感器的结构示意图。
[0025]图2是根据本技术再一个实施例的氮化镓温度传感器的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0027]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0028]在本技术的一个方面，本技术提出了一种氮化镓温度传感器。根据本技术的实施例，参考图1理解，该温度传感器包括：氮化镓层4、隧穿层3、阴极2和阳极1。其中，隧穿层3设在氮化镓层4的至少一部分表面上，隧穿层上设有电极孔(未示出)；阴极2设在电极孔中并与氮化镓层4接触；阳极1设在隧穿层4的部分表面上，阳极1不与阴极2接触。
专利技术人发现，可以基于热致隧穿效应，通过对隧穿电流大小的检测来反应温度的大小，当在金属层与氮化镓层之间插入一层隧穿层后，在一定偏置下，载流子从金属侧隧穿至氮化镓侧或反之，随着温度增加，载流子被热激发到一定能级，通过隧穿层的载流子概率增大，使得隧穿载流子浓度增加，该隧穿载流子浓度随着温度的改变而改变(即热致隧穿效应)，由此，可以预先形成与氮化镓层形成良好欧姆接触电极，并在隧穿层上沉积的金属电极，通过测量阳极和阴极之间的电流变化来反应温度的变化。与现有技术相比，该氮化镓温度传感器采用金属
‑
隧穿层
‑
氮化镓新型结构，利用载流子在受热激发后隧穿通过隧穿层的概率增大的原理，即热致隧穿效应，通过检测隧穿电流的大小实现对温度的检测和传感，具有耐高温、高线性度和高灵敏度的优势，可以更好的满足大功率、高温等应用场景的测温需求。
[0029]下面参考图1～2对本技术上述实施例的氮化镓温度传感器进行详细描述。
[0030]根据本技术的一些具体实施例，隧穿层3的厚度可以为0.5～10nm，例如可以为1nm、2nm、3nm、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓温度传感器，其特征在于，包括：氮化镓层；隧穿层，所述隧穿层设在所述氮化镓层的至少一部分表面上，所述隧穿层上设有电极孔；阴极，所述阴极设在所述电极孔中并与所述氮化镓层接触；阳极，所述阳极设在所述隧穿层的部分表面上，所述阳极不与所述阴极接触。2.根据权利要求1所述的氮化镓温度传感器，其特征在于，所述隧穿层的厚度为0.5～10nm。3.根据权利要求1所述的氮化镓温度传感器，其特征在于，所述隧穿层为二氧化硅层、氧化铪层、氧化铝层、氧化钛层、氮化硅层和氮化铝层中的一层或多层。4.根据权利要求1所述的氮化镓温度传感器，其特征在于，所述氮化镓层的厚度为50nm～50μm。5.根据权利要求1所述的氮化镓温度传感器，其特征在于，所述氮化镓层为非掺杂氮化镓层、n型掺杂氮化镓层或p型掺杂氮化镓层。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽文，孙剑文，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：