CN117147023B - 氮化镓压力传感器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

氮化镓压力传感器及其制作方法

技术领域

本申请属于半导体技术领域，尤其涉及一种氮化镓压力传感器及其制作方法。

背景技术

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。

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。

发明内容

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。

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：

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；

氮化镓缓冲层，位于所述衬底的一侧；

氮化镓层，位于所述氮化镓缓冲层背离所述衬底的一侧；

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；

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。

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。

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；

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；

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。

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。

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；

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；

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。

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；

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。

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；

所述氮化镓压力传感器还包括：

封装层，位于所述衬底背离所述氮化镓缓冲层的一侧。

根据本申请的一个实施例，所述空腔还贯穿所述衬底。

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。

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。

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：

提供衬底；

在所述衬底的一侧形成氮化镓缓冲层；

在所述氮化镓缓冲层背离所述衬底的一侧形成氮化镓层；

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；

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；

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。

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。

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。

附图说明

本申请的上述和/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：

图1是本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的结构示意图之二；

图3是本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的结构示意图之三；

图4是本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的制作方法的流程示意图；

图5是本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的制作方法中的结构示意图之一；

图6是本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的制作方法中的结构示意图之二；

图7是本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的制作方法中的结构示意图之三；

图8是本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的制作方法中的结构示意图之四；

图9是本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的制作方法中的结构示意图之五。

附图标记：

衬底1，空腔11，氮化镓缓冲层2，氮化镓层3，氮化镓基半导体层4，欧姆接触层5，悬膜区10，压力感应区100，信号传递区200，第一感应子区101，第二感应子区102，第三感应子区103，第四感应子区104，第一传递子区201，第二传递子区202，第三传递子区203，第四传递子区204，电压输入端51，第一信号采集端52，电压输出端53，第二信号采集端54。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考图1-图9描述本申请实施例提供的氮化镓压力传感器及其制作方法。

图1为本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的结构示意图。结合图2所示，氮化镓压力传感器包括压力感应区100以及连接压力感应区100的信号传递区200。压力感应区100关于第一中心线A呈对称设置，压力感应区100关于第二中心线B呈轴对称设置。第一中心线A和第二中心线B均为穿过氮化镓压力传感器的中心点的直线，第一中心线A和第二中心线B相垂直。氮化镓压力传感器还包括剩余区域，剩余区域位于压力感应区100和信号传递区200之外。

如图1至图3所示，氮化镓压力传感器包括衬底1，衬底1位于压力感应区100、信号传递区200和剩余区域。衬底1的材料可以包括蓝宝石、SiC或Si等。衬底1包括空腔11，空腔11覆盖压力感应区100、部分信号传递区200和部分剩余区域。空腔11所对应的区域为悬膜区10。

在一些实施例中，如图1和图3所示，衬底1沿第一方向X的衬底截面可以呈矩形，空腔11沿第一方向X的空腔截面也可以呈矩形。衬底截面的中心点与空腔截面的中心点相重合，且空腔截面的四条边一一对应地与衬底截面的四条边相平行。第一中心线A和第二中心线B所在的平面与衬底1沿第一方向X的衬底截面相平行。

氮化镓压力传感器还包括氮化镓缓冲层2，氮化镓缓冲层2位于压力感应区100、信号传递区200和剩余区域。氮化镓缓冲层2位于衬底1的一侧，且氮化镓缓冲层2和衬底1沿第二方向Y依次分布。

氮化镓压力传感器还包括氮化镓层3，氮化镓层3位于压力感应区100、信号传递区200和剩余区域。氮化镓层3位于氮化镓缓冲层2背离衬底1的一侧。

氮化镓压力传感器还包括氮化镓基半导体层4，氮化镓基半导体层4位于压力感应区100和信号传递区200，氮化镓基半导体层4可以完全覆盖压力感应区100和信号传递区200。氮化镓基半导体层4位于氮化镓层3背离氮化镓缓冲层2的一侧。氮化镓基半导体层4的材料包括氮化铝镓层AlGaN或氮化铟镓层InGaN。

氮化镓基半导体层4与氮化镓层3构成氮化镓异质结构，即氮化镓基半导体层4与氮化镓层3接触的界面处形成有二维电子气（2DEG）。氮化镓异质结构位于压力感应区100和信号传递区200，氮化镓异质结构可以完全覆盖压力感应区100和信号传递区200。压力感应区100的氮化镓异质结构可以构成压力敏感单元，信号传递区200的氮化镓异质结构可以构成与压力敏感单元连接的导线。

需要说明的是，空腔11所对应的区域可以为悬膜区10，即悬膜区10覆盖压力感应区100和部分信号传递区200，悬膜区10对应的膜层构成悬膜。悬膜包括氮化镓缓冲层2、氮化镓层3和氮化镓基半导体层4。

氮化镓异质结构在无掺杂无外接电压的情况下即可产生高迁移率高浓度的电子。在外界压力变化时，悬膜受到压力差的作用会产生应变，悬膜上的压力敏感单元受到极化效应的影响，使得2DEG的浓度与电子迁移率发生变化，从而影响电阻值的变化。通过电阻值的变化即可确定外部压力的变化。

在一些实施例中，氮化镓异质结构可以无掺杂，即氮化镓层3和氮化镓基半导体层4均未掺杂离子。氮化镓异质结构也可以掺杂有N型离子或P型离子，即氮化镓层3和氮化镓基半导体层4均掺杂有N型离子，或者氮化镓层3和氮化镓基半导体层4均掺杂有P型离子。

氮化镓压力传感器还包括欧姆接触层5，欧姆接触层5位于信号传递区200。欧姆接触层5位于氮化镓基半导体层4背离氮化镓层3的一侧。欧姆接触层5的材料可以包括Ti、Ni、Al、Pt、W、TiN和Au中的一种或多种。

欧姆接触层5在衬底1上的正投影与空腔11无交叠，即空腔11位于部分信号传递区200，欧姆接触层5位于另一部分信号传递区200，即欧姆接触层5不位于悬膜区10，以避免对悬膜造成干扰。

欧姆接触层5与信号传递区200的氮化镓异质结构（即导线）连接，使得压力感应区100的氮化镓异质结构（即压力敏感单元）能够通过信号传递区200的氮化镓异质结构（即导线）和欧姆接触层5与外部连接。

本实施例通过氮化镓层3和氮化镓基半导体层4构成氮化镓异质结构，使位于压力感应区100的氮化镓异质结构形成压力敏感单元，使位于信号传递区200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。而且，本申请实施例提供的氮化镓压力传感器具有耐高温、高线性度和高灵敏度的优势。

在一些实施例中，空腔11可以从衬底1背离氮化镓缓冲层2一侧的表面沿第二方向Y延伸至衬底1内，即空腔11沿第二方向Y未贯穿衬底1。空腔11也可以沿第二方向Y贯穿衬底1。

在空腔11沿第二方向Y未贯穿衬底1时，悬膜区10对应的膜层包括空腔11上方的衬底1、氮化镓缓冲层2、氮化镓层3和氮化镓基半导体层4，即悬膜区10对应的衬底1、氮化镓缓冲层2、氮化镓层3和氮化镓基半导体层4构成悬膜。在空腔11沿第二方向Y贯穿衬底1时，悬膜区10对应的膜层包括空腔11上方的氮化镓缓冲层2、氮化镓层3和氮化镓基半导体层4，即悬膜区10对应的氮化镓缓冲层2、氮化镓层3和氮化镓基半导体层4构成悬膜，可以提高悬膜的灵敏度。

在一些实施例中，氮化镓压力传感器还包括封装层6，封装层6位于压力感应区100、信号传递区200和剩余区域。封装层6位于衬底1背离氮化镓缓冲层2的一侧，以对悬膜进行封装。

在一些实施例中，如图2所示，压力感应区100包括间隔设置的第一感应子区101、第二感应子区102、第三感应子区103和第四感应子区104。第一感应子区101和第三感应子区103相对设置，且第一感应子区101和第三感应子区103关于第一中心线A呈轴对称设置。第二感应子区102和第四感应子区104相对设置，且第二感应子区102和第四感应子区104关于第二中心线B呈轴对称设置。

信号传递区200连接在第一感应子区101与第二感应子区102之间、第二感应子区102与第三感应子区103之间、第三感应子区103与第四感应子区104之间以及第四感应子区104与第一感应子区101之间，以使第一感应子区101与第二感应子区102连接，第二感应子区102与第三感应子区103连接，第三感应子区103与第四感应子区104连接，第四感应子区104与第一感应子区101连接。

其中，第一感应子区101的氮化镓异质结构可以构成第一压力敏感单元，第二感应子区102的氮化镓异质结构可以构成第二压力敏感单元，第三感应子区103的氮化镓异质结构可以构成第三压力敏感单元，第四感应子区104的氮化镓异质结构可以构成第四压力敏感单元。第一压力敏感单元与第二压力敏感单元连接，第二压力敏感单元与第三压力敏感单元连接，第三压力敏感单元与第四压力敏感单元连接，第四压力敏感单元与第一压力敏感单元连接。

由于第一感应子区101与第三感应子区103呈轴对称设置，因此第一压力敏感单元与第三压力敏感单元的电阻相同。由于第二感应子区102与第四感应子区104呈轴对称设置，因此第二压力敏感单元与第四压力敏感单元的电阻相同。

第一感应子区101、第二感应子区102、第三感应子区103和第四感应子区104均可以呈矩形，且第一感应子区101、第二感应子区102、第三感应子区103和第四感应子区104的长宽比不作限定。在一些实施例中，第一感应子区101、第二感应子区102、第三感应子区103和第四感应子区104的长宽比均可以较大，以使第一压力敏感单元、第二压力敏感单元、第三压力敏感单元和第四压力敏感单元的电阻较大，便于测量外部压力变化。

在一些实施例中，第一感应子区101到第一中心线A的距离与第三感应子区103到第一中心线A的距离相同，第二感应子区102到第二中心线B的距离与第四感应子区104到第二中心线B的距离相同，第一感应子区101到第一中心线A的距离与第二感应子区102到第二中心线B的距离、第四感应子区104到第二中心线B的距离均不同，第三感应子区103到第一中心线A的距离与第二感应子区102到第二中心线B的距离、第四感应子区104到第二中心线B的距离均不同。换言之，第一感应子区101、第二感应子区102、第三感应子区103和第四感应子区104的中心点不在同一圆上，以在悬膜受到外部压力时，第一压力敏感单元和第三压力敏感单元与第二压力敏感单元和第四压力敏感单元的电阻变化幅度不同。其中，越靠近悬膜区10的中心点的压力敏感单元的电阻变化越大。

在一些实施例中，信号传递区200包括间隔设置的第一传递子区201、第二传递子区202、第三传递子区203和第四传递子区204。第一传递子区201连接在第一感应子区101与第二感应子区102之间，第二传递子区202连接在第二感应子区102与第三感应子区103之间，第三传递子区203连接在第三感应子区103与第四感应子区104之间，第四传递子区204连接在第四感应子区104与第一感应子区101之间。

其中，第一传递子区201的氮化镓异质结构可以构成第一导线，第二传递子区202的氮化镓异质结构可以构成第二导线，第三传递子区203的氮化镓异质结构可以构成第三导线，第四传递子区204的氮化镓异质结构可以构成第四导线。第一压力敏感单元与第二压力敏感单元通过第一导线连接，第二压力敏感单元与第三压力敏感单元通过第二导线连接，第三压力敏感单元与第四压力敏感单元通过第三导线连接，第四压力敏感单元与第一敏感单元通过第四导线连接。

在一些实施例中，信号传递区200关于第一中心线A呈对称设置，且信号传递区200关于第二中心线B呈对称设置。例如，第一传递子区201与第二传递子区202关于第一中心线A呈对称设置，第三传递子区203与第四传递子区204关于第一中心线A呈对称设置，第一传递子区201与第四传递子区204关于第二中心线B呈对称设置，第二传递子区202与第三传递子区203关于第二中心线B呈对称设置。

欧姆接触层5位于第一传递子区201、第二传递子区202、第三传递子区203和第四传递子区204。位于第一传递子区201的欧姆接触层5通过第一导线分别与第一压力敏感单元和第二压力敏感单元连接。位于第二传递子区202的欧姆接触层5通过第二导线分别与第二压力敏感单元和第三压力敏感单元连接。位于第三传递子区203的欧姆接触层5通过第三导线分别与第三压力敏感单元和第四压力敏感单元连接。位于第四传递子区204的欧姆接触层5通过第四导线分别与第四压力敏感单元和第一压力敏感单元连接。

第一传递子区201、第二传递子区202、第三传递子区203和第四传递子区204均可以呈矩形，且第一传递子区201、第二传递子区202、第三传递子区203和第四传递子区204的长宽比不作具体限定。在一些实施例中，第一传递子区201、第二传递子区202、第三传递子区203和第四传递子区204的长宽比可以较小，以使第一导线、第二导线、第三导线和第四导线的电阻均较小，便于信号的传递。

在一些实施例中，欧姆接触层5包括电压输入端51、第一信号采集端52、电压输出端53和第二信号采集端54。电压输入端51位于第一传递子区201，电压输出端53位于第三传递子区203，第一信号采集端52位于第二传递子区202，第二信号采集端54位于第四传递子区204。

电压输入端51通过第一导线分别与第一压力敏感单元和第二压力敏感单元连接。第一信号采集端52通过第二导线分别与第二压力敏感单元和第三压力敏感单元连接。电压输出端53通过第三导线分别与第三压力敏感单元和第四压力敏感单元连接。第二信号采集端54通过第四导线分别与第四压力敏感单元和第一压力敏感单元连接。

在一些实施例中，欧姆接触层5关于第一中心线A呈对称设置，且欧姆接触层5关于第二中心线B呈对称设置。例如，电压输入端51与第一信号采集端52关于第一中心线A呈对称设置，电压输出端53与第二信号采集端54关于第一中心线A呈对称设置，电压输入端51与第二信号采集端54关于第二中心线B呈对称设置，第一信号采集端52与电压输出端53关于第二中心线B呈对称设置。

本实施例可以通过惠斯通电桥法来测量外部压力变化。例如，向电压输入端51输入电压（如5V），电压输出端53的电压为0V，采集第一信号采集端52和第二信号采集端54的差分电压。在氮化镓压力传感器未受到外部压力时，由于第一压力敏感单元与第三压力敏感单元的电阻相同，第二压力敏感单元与第四压力敏感单元的电阻相同，使得第一信号采集端52和第二信号采集端54的差分电压为0V。在氮化镓压力传感器受到外部压力时，悬膜发生形变，使得氮化镓异质结构产生压电效应与能带产生的二维电子气浓度与电子迁移率会发生变化，而第一压力敏感单元、第二压力敏感单元、第三压力敏感单元和第四压力敏感单元的电阻变化幅度不同，使得第一信号采集端52和第二信号采集端54的差分电压不为0。根据该差分电压的大小，可以计算氮化镓压力传感器所受到的外部压力的大小。需要说明的是，本实施例也可以采用其他方法来测量外部压力，此处不作具体限定。

根据本申请实施例提供的氮化镓压力传感器，通过氮化镓层3和氮化镓基半导体层4构成氮化镓异质结构，使位于压力感应区100的氮化镓异质结构形成压力敏感单元，使位于信号传递区200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。而且，本申请实施例提供的氮化镓压力传感器具有耐高温、高线性度和高灵敏度的优势。

相应地，本申请实施例还提供一种氮化镓压力传感器的制作方法，能够制作上述实施例中的氮化镓压力传感器。

结合图2所示，氮化镓压力传感器包括压力感应区100以及连接压力感应区100的信号传递区200。压力感应区100关于第一中心线A呈对称设置，压力感应区100关于第二中心线B呈轴对称设置。第一中心线A和第二中心线B均为穿过氮化镓压力传感器的中心点的直线，第一中心线A和第二中心线B相垂直。氮化镓压力传感器还包括剩余区域，剩余区域位于压力感应区100和信号传递区200之外。

如图4所示，氮化镓压力传感器的制作方法包括：

110、提供衬底。

如图5所示，提供衬底1。结合图2所示，衬底1位于压力感应区100、信号传递区200和剩余区域。衬底1的材料可以包括蓝宝石、SiC或Si等。

120、在衬底的一侧形成氮化镓缓冲层。

如图5所示，在衬底1的一侧形成氮化镓缓冲层2。结合图2所示，氮化镓缓冲层2位于压力感应区100、信号传递区200和剩余区域。

130、在氮化镓缓冲层背离衬底的一侧形成氮化镓层。

如图5所示，在氮化镓缓冲层2背离衬底1的一侧形成氮化镓层3。结合图2所示，氮化镓层3位于压力感应区100、信号传递区200和剩余区域。

140、在压力感应区和信号传递区形成氮化镓基半导体层，氮化镓基半导体层位于氮化镓层背离氮化镓缓冲层的一侧，且氮化镓基半导体层和氮化镓层构成氮化镓异质结构。

如图5所示，先在氮化镓层3背离氮化镓缓冲层2的一侧形成初始氮化镓基半导体层4’，初始氮化镓基半导体层4’ 位于压力感应区100、信号传递区200和剩余区域。然后，如图6所示，采用电感耦合等离子体（ICP）刻蚀工艺，对初始氮化镓基半导体层4’进行刻蚀，得到氮化镓基半导体层4。结合图2所示，氮化镓基半导体层4位于压力感应区100和信号传递区200，氮化镓基半导体层4可以完全覆盖压力感应区100和信号传递区200。氮化镓基半导体层4和氮化镓层3构成氮化镓异质结构，氮化镓异质结构可以完全覆盖压力感应区100和信号传递区200。

在一些实施例中，氮化镓异质结构可以无掺杂，即氮化镓层3和氮化镓基半导体层4均未掺杂离子。氮化镓异质结构也可以掺杂有N型离子或P型离子，即氮化镓层3和氮化镓基半导体层4均掺杂有N型离子，或者氮化镓层3和氮化镓基半导体层4均掺杂有P型离子。

150、在信号传递区形成欧姆接触层，欧姆接触层位于氮化镓基半导体层背离氮化镓层的一侧。

如图7所示，采用金属蒸镀与快速退火工艺，在信号传递区200形成欧姆接触层5，且欧姆接触层5位于氮化镓基半导体层4背离氮化镓层3的一侧。欧姆接触层5的材料可以包括Ti、Ni、Al、Pt、W、TiN和Au中的一种或多种。至此完成氮化镓压力传感器的正面工艺。

160、在衬底中形成空腔，空腔覆盖压力感应区和部分信号传递区，且欧姆接触层在衬底上的正投影与空腔无交叠。

如图8所示，将衬底1整体减薄至合适厚度，然后对衬底1背离氮化镓缓冲层2的一侧进行刻蚀，以在衬底1中形成空腔11并释放悬膜。欧姆接触层5在衬底1上的正投影与空腔11无交叠，即空腔11位于部分信号传递区200，欧姆接触层5位于另一部分信号传递区200。

如图9所示，在衬底1背离氮化镓缓冲层2的一侧形成封装层6，封装层6位于压力感应区100、信号传递区200和剩余区域，以对悬膜进行封装。

根据本申请实施例提供的氮化镓压力传感器的制作方法，通过氮化镓层3和氮化镓基半导体层4构成氮化镓异质结构，使位于压力感应区100的氮化镓异质结构形成压力敏感单元，使位于信号传递区200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。而且，本申请实施例提供的氮化镓压力传感器具有耐高温、高线性度和高灵敏度的优势。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

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：

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；

氮化镓缓冲层，位于所述衬底的一侧；

氮化镓层，位于所述氮化镓缓冲层背离所述衬底的一侧；

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；

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；

其中，所述氮化镓异质结构位于所述压力感应区和所述信号传递区，所述压力感应区的氮化镓异质结构构成压力敏感单元，所述信号传递区的氮化镓异质结构构成导线，所述压力敏感单元通过所述导线与所述欧姆接触层连接，使得所述压力敏感单元通过所述导线和所述欧姆接触层与外部连接；

所述压力感应区的氮化镓异质结构所构成的压力敏感单元包括第一压力敏感单元、第二压力敏感单元、第三压力敏感单元和第四压力敏感单元；所述第一压力敏感单元与所述第三压力敏感单元的电阻相同；所述第二压力敏感单元与所述第四压力敏感单元的电阻相同；

所述信号传递区的氮化镓异质结构所构成的导线包括第一导线、第二导线、第三导线和第四导线；所述第一压力敏感单元与所述第二压力敏感单元通过所述第一导线连接，所述第二压力敏感单元与所述第三压力敏感单元通过所述第二导线连接，所述第三压力敏感单元与所述第四压力敏感单元通过所述第三导线连接，所述第四压力敏感单元与所述第一压力敏感单元通过所述第四导线连接。

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；

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；

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；

所述第一感应子区的氮化镓异质结构构成所述第一压力敏感单元，所述第二感应子区的氮化镓异质结构构成所述第二压力敏感单元，所述第三感应子区的氮化镓异质结构构成所述第三压力敏感单元，所述第四感应子区的氮化镓异质结构构成所述第四压力敏感单元。

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；

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；

所述第一传递子区的氮化镓异质结构构成所述第一导线，所述第二传递子区的氮化镓异质结构构成所述第二导线，所述第三传递子区的氮化镓异质结构构成所述第三导线，所述第四传递子区的氮化镓异质结构构成所述第四导线；

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。

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；

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。

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；

所述氮化镓压力传感器还包括：

封装层，位于所述衬底背离所述氮化镓缓冲层的一侧。

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：

提供衬底；

在所述衬底的一侧形成氮化镓缓冲层；

在所述氮化镓缓冲层背离所述衬底的一侧形成氮化镓层；

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；

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；

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；

其中，所述氮化镓异质结构位于所述压力感应区和所述信号传递区，所述压力感应区的氮化镓异质结构构成压力敏感单元，所述信号传递区的氮化镓异质结构构成导线，所述压力敏感单元通过所述导线与所述欧姆接触层连接，使得所述压力敏感单元通过所述导线和所述欧姆接触层与外部连接；

所述压力感应区的氮化镓异质结构所构成的压力敏感单元包括第一压力敏感单元、第二压力敏感单元、第三压力敏感单元和第四压力敏感单元；所述第一压力敏感单元与所述第三压力敏感单元的电阻相同；所述第二压力敏感单元与所述第四压力敏感单元的电阻相同；

所述信号传递区的氮化镓异质结构所构成的导线包括第一导线、第二导线、第三导线和第四导线；所述第一压力敏感单元与所述第二压力敏感单元通过所述第一导线连接，所述第二压力敏感单元与所述第三压力敏感单元通过所述第二导线连接，所述第三压力敏感单元与所述第四压力敏感单元通过所述第三导线连接，所述第四压力敏感单元与所述第一压力敏感单元通过所述第四导线连接。