[发明专利]具有工作温度实时监控功能的高温三维霍尔传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种具有工作温度实时监控功能的高温三维霍尔传感器，其特征在于，包括：衬底、缓冲层、外延层、势垒层，所述衬底上依次生长缓冲层、外延层和势垒层，所述外延层异质结界面处的势阱中存在高密度由极化电荷诱导产生的二维电子气；所述衬底下表面设有用于感测平行于器件表面磁场的垂直型霍尔传感器，所述势垒层上表面设置有用于感测垂直于器件表面磁场的“十”字水平型霍尔传感器；所述垂直型霍尔传感器整体为“十”字形，“十”字横向依次设置公共端电极C2、感测电极S2、信号输入端C0、感测电极S1、公共端电极C1，“十”字纵向依次设置公共端电极C1’、感测电极S1’、所述信号输入端C0、感测电极S2’、公共端电极C2’，“十”字横向与纵向交接处为所述信号输入端C0；所述“十”字水平型霍尔传感器的“十”字四端分别设置信号输入电极C3、信号输入电极C4、感测电极S3、感测电极S4，所述信号输入电极C3与信号输入电极C4相对设置，所述感测电极S3与感测电极S4相对设置；所述信号输入电极C3和信号输入电极C4从所述势垒层延伸至所述外延层、并与所述外延层接触连接；

制作步骤如下：

S1、清洗衬底材料，除去衬底表面的污染物；

S2、利用金属有机化合物化学气相淀积法、分子束外延法、氢化物气相外延法其中任一种方式外延生长缓冲层、外延层和势垒层；

S3、外延生长好的样品经过光刻显影后，利用感应耦合等离子体刻蚀法进行台面刻蚀；

S4、光刻显影后用电子束蒸发系统沉积复合金属，之后利用快速热退火工艺形成欧姆接触；

S5、采用等离子体增强化学气相淀积法、磁控溅射法、原子层沉积法、电子束蒸发法其中任一种方式淀积介质层进行器件钝化；

S6、对电极处钝化层进行光刻并腐蚀形成窗口，采用磁控溅射法、电子束蒸发法、热蒸发法任意一种方法在电极处沉积金属制作焊盘并进行引线。

2.如权利要求1所述的具有工作温度实时监控功能的高温三维霍尔传感器，其特征在于，所述衬底是SiC，所述缓冲层是AlN、GaN、超晶格结构中的任意一种，所述外延层是GaN，所述势垒层是AlGaN、AlN、InAlN或者它们的任意组合。

3.如权利要求1所述的具有工作温度实时监控功能的高温三维霍尔传感器，其特征在于，所述缓冲层的厚度为10nm～100nm，所述外延层的厚度为0.1μm～50μm，所述势垒层的厚度为3nm～100nm。

4.如权利要求1所述的具有工作温度实时监控功能的高温三维霍尔传感器，其特征在于，所述公共端电极C2、感测电极S2、信号输入端C0、感测电极S1、公共端电极C1、公共端电极C1’、感测电极S1’、感测电极S2’、公共端电极C2’、信号输入电极C3、信号输入电极C4、感测电极S3、感测电极S4的形状是矩形、梯形或者圆形。

5.如权利要求1所述的具有工作温度实时监控功能的高温三维霍尔传感器，其特征在于，所述公共端电极C1和公共端电极C2关于信号输入端C0中心对称，所述感测电极S1和感测电极S2关于信号输入端C0中心对称。

6.如权利要求1所述的具有工作温度实时监控功能的高温三维霍尔传感器，其特征在于，所述衬底边缘的横截面为阶梯形，所述公共端电极C1和公共端电极C2从所述衬底下表面延伸至阶梯上。

7.如权利要求1所述的具有工作温度实时监控功能的高温三维霍尔传感器，其特征在于，步骤S3中，台面刻蚀深度为50nm～800nm。