[发明专利]一种基于类CAVET晶体管结构的高灵敏度磁场传感器

说明书

本发明提供一种基于类CAVET晶体管结构的高灵敏度磁场传感器，由下至上依次为源极、GaN层和AlGaN势垒层，所述GaN层和AlGaN势垒层之间异质结界面设有2DEG，所述AlGaN势垒层的两端分别设有漏极，所述AlGaN势垒层的上部设有栅极，所述GaN层由下至上依次为源层、N型GaN漂移层、电流阻断层和GaN外延层，所述电流阻断层中部设有穿孔层。通过结合水平结构和垂直结构器件的优势，使传感器相对灵敏度可高达237.04％/T(栅电压为0V，漏电压为5V时)，相比于同类型的磁场传感器，具备更高的相对灵敏度；电流沿着垂直方向从源极流向漏极，能有效缩小器件的尺寸，符合器件小型化的需求。

技术领域

本发明属于CAVET晶体管技术领域，具体涉及一种基于类CAVET晶体管结构的高灵敏度磁场传感器。

背景技术

磁场传感器是把磁学量信号转化为电信号量的电子元器件，能根据一定的参考量在一定范围内准确读出被测磁学量的大小。磁场传感器在军事、生物医学、电力运输、工业、导航等方面均有着广泛应用。因此对于磁场传感器来说，具有较高的相对灵敏度对于探测磁场大小具有重要作用。

目前，同类型磁场传感器大多数是水平结构器件，水平结构器件存在面临很多问题。

水平结构器件产生的电场主要集中在漏极与栅极边缘区域，对于大功率器件来说，为了增加器件的击穿电压，电场必须扩展到更长的距离，以避免达到材料的临界电场。这意味着横向扩展栅极到漏极的距离，这种方法会使器件的尺寸变大，对于实现大规模集成电路来说会增加额外的难度，也不符合器件小型化的需求。水平器件不仅存在高击穿电压问题，还存在缓冲层漏电、电流崩塌等问题，不能满足器件在高频高功率方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于类CAVET晶体管结构的高灵敏度磁场传感器，解决了现有器件小型化难、相对灵敏度较低等的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基于类CAVET晶体管结构的高灵敏度磁场传感器，由下至上依次为源极、GaN层和AlGaN势垒层，所述GaN层和AlGaN势垒层之间异质结界面设有2DEG，所述AlGaN势垒层的两端分别设有漏极，所述AlGaN势垒层的上部设有栅极，所述GaN层由下至上依次为源层、N型GaN漂移层、电流阻断层和GaN外延层，所述电流阻断层中部设有穿孔层。

进一步地，所述源极长为6μm，源极厚度为10nm。

进一步地，所述源层的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3。

进一步地，所述N型GaN漂移层的掺杂浓度为3×10¹⁶cm^-3。

进一步地，所述穿孔层孔径为1μm，掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3。

进一步地，所述电流阻断层材料是SiO₂。

进一步地，所述GaN外延层的厚度为15nm。

进一步地，所述AlGaN势垒层厚度为15nm、长度为5.95μm，Al含量为0.25。

进一步地，所述AlGaN势垒层为非故意掺杂的GaN/Al_0.25GaN_0.75异质结构。

进一步地，所述栅极长度为3μm，宽度为10nm，所述漏极长度为0.5μm，厚度为25nm。

本发明具备的有益效果：

1.通过结合水平结构和垂直结构器件的优势，使传感器相对灵敏度可高达237.04％/T(栅电压为0V，漏电压为5V时)，相比于同类型的磁场传感器，具备更高的相对灵敏度；