[发明专利]用于生物特征认证的微电子传感器

权利要求书

1.一种用于放大用户身体产生的亚太赫兹辐射范围内的信号的开栅伪导电高电子迁移率晶体管，其包括：

(1)多层异质结结构，其由氮化镓(GaN)和氮化铝镓(AlGaN)单晶或多晶半导体材料构成并沉积在衬底层上并且其特征在于；

(a)所述结构包括(i)在所述晶体管的开栅区中凹陷至5-9nm的厚度并且具有0.2nm或更小的表面粗糙度的一个顶部GaN层，(ii)一个底部GaN缓冲层，以及(iii)一个介于前两者之间的AlGaN势垒层；所述各层具有Ga面极性，因此在所述顶部GaN层中靠近与所述AlGaN势垒层的界面形成二维空穴气(2DHG)导电沟道；或者

(b)所述结构包括(i)在所述晶体管的开栅区中凹陷至5-9nm的厚度并且具有0.2nm或更小的表面粗糙度的一个顶部GaN层，(ii)一个底部GaN缓冲层，以及(iii)一个介于前两者之间的AlGaN势垒层；所述各层具有N面极性，因此在所述顶部GaN层中靠近与所述AlGaN势垒层的界面形成二维电子气(2DEG)导电沟道；或者

(c)所述结构包括(i)在所述晶体管的开栅区中凹陷至5-9nm的厚度并且具有0.2nm或更小的表面粗糙度的一个顶部AlGaN层，以及(ii)一个底部GaN缓冲层；所述各层具有N面极性，因此在所述GaN缓冲层中靠近与所述AlGaN势垒层的界面形成二维空穴气(2DHG)导电沟道；

(2)源极触点和漏极触点，所述源极触点和所述漏极触点连接到所述2DEG或2DHG导电沟道并且连接到用于将所述晶体管连接到电路的电金属化层；以及

(3)Vivaldi天线电极，其放置在所述晶体管的开栅区中位于所述源极触点区与漏极触点区之间的顶层上并且能够检测200-800GHz亚太赫兹频率范围内的电信号。

2.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述结构(b)进一步包括位于所述2DEG沟道上方的所述顶部GaN缓冲层中的具有高Al含量以及1nm或更小厚度的额外的AlN或AlGaN层。

3.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述源极触点和所述漏极触点是欧姆触点。

4.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述电金属化层电容耦合到所述2DEG或2DHG导电沟道以感生位移电流，从而形成非欧姆的所述源极触点和所述漏极触点。

5.根据权利要求1所述的晶体管，其进一步包括沉积在所述多层异质结结构之上的电介质层。

6.根据权利要求5所述的晶体管，其中所述电介质层包括厚度为100-100-100nm的SiO-SiN-SiO(“ONO”)叠堆或SiN-SiO-SiN(“NON”)叠堆。

7.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述衬底层包括蓝宝石、硅、SiC、GaN或AlN。

8.根据权利要求1所述的晶体管，其中凹陷在所述晶体管的所述开栅区中的所述顶层的厚度为6-7nm。

9.根据权利要求8所述的晶体管，其中凹陷在所述晶体管的所述开栅区中的所述顶层的厚度为6.2nm至6.4nm。

10.根据权利要求1所述的晶体管，其中凹陷在所述晶体管的所述开栅区中的所述顶层的表面粗糙度为0.2nm或更小。

11.根据权利要求8所述的晶体管，其中凹陷在所述晶体管的所述开栅区中的所述顶层的表面粗糙度为0.2nm或更小。

12.根据权利要求9所述的晶体管，其中凹陷在所述晶体管的所述开栅区中的所述顶层的表面粗糙度为0.2nm或更小。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的晶体管，其中凹陷在所述晶体管的所述开栅区中的所述顶层的表面粗糙度为0.1nm或更小。