霍尔元件及制备霍尔元件的方法技术

本申请涉及一种霍尔元件及制备霍尔元件的方法。一种霍尔元件包括：衬底；十字形功能区，形成在所述衬底上，所述十字形功能区的交叉区域具有凹部；电极层，设置在所述十字形功能区的端部；钝化层，覆盖所述十字形功能区的暴露区域。根据本申请实施例的霍尔元件能够同时实现高灵敏度和高信噪比。

【技术实现步骤摘要】
霍尔元件及制备霍尔元件的方法
本申请涉及半导体
，具体而言，涉及一种霍尔元件及制备霍尔元件的方法。
技术介绍
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。所谓霍尔效应，是指当磁场作用于金属导体、半导体中的载流子时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一个附加电场，从而在半导体两端产生横向电位差的物理现象。根据霍尔效应做成的霍尔器件，能够以磁场为工作媒介，将物体的运动参量转变为电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。霍尔元件电位差Vh＝KhIB，其中表示霍尔元件灵敏度，也称为霍尔系数，n为载流子浓度，d为半导体材料厚度，e为电子电量，I为驱动电流，B为外加磁感应强度。由此可知，霍尔元件的灵敏度与霍尔元件功能层材料的厚度和载流子的浓度两个因素有关。一般金属材料的霍尔系数很小,霍尔效应不明显；而半导体中的载流子的浓度比金属要小得多，灵敏度较金属材料高，所以霍尔元件可用多种半导体材料制作。另一方面，霍尔元件的灵敏度与功能层材料的迁移率相关，一般迁移率越高，则灵敏度越高。但霍尔元件除了灵敏度外，还需要考虑霍尔元件噪声的影响。霍尔元件的噪声主要来源于1/f噪声。关于该噪声的机理，目前尚有争议，一般认为该噪声与载流子浓度负相关，与迁移率正相关。因此，为了提高霍尔元件的灵敏度，则要求提高半导体材料的迁移率，那么势必会导致1/f噪声增大，从而导致霍尔元件的信噪比变差。而目前商用的霍尔元件，也难以获得灵敏度高且噪音小的产品。以某公司的商用霍尔元件为例，HG362A的灵敏度是HG302C的1.4倍，而HG362A的噪音是HG302C的5倍以上，因此，HG362A的信噪比只有HG302C的0.3倍。在所述
技术介绍
部分，公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。
技术实现思路
本申请旨在提供一种霍尔元件及其制备方法，能够实现高灵敏度和高信噪比的性能要求。根据本申请的一方面，提出一种霍尔元件，包括：衬底；十字形功能区，形成在所述衬底上，所述十字形功能区的交叉区域具有凹部；电极层，设置在所述十字形功能区的端部；钝化层，覆盖所述十字形功能区的暴露区域。根据一些实施例，所述衬底包括半导体单晶衬底。根据一些实施例，所述凹部位于所述十字形功能区的顶部。根据一些实施例，所述凹部位于所述十字形功能区的低部。根据一些实施例，所述凹部的面积等于或小于所述十字形功能层的交叉区域的面积。根据一些实施例，所述凹部的深度为所述十字形功能层的厚度的10％至90％。根据一些实施例，所述钝化层包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、和/或氮氧化硅。根据一些实施例，所述电极层包括金属电极。根据本申请的一方面，提出一种制备霍尔元件的方法，包括：准备衬底；在所述衬底上形成功能层；蚀刻所述功能层，形成十字形功能区；在所述十字形功能区的交叉区域形成凹部；在所述十字形功能区的端部形成电极层；形成覆盖所述十字形功能区的暴露区域的钝化层。根据一些实施例，所述在所述衬底上形成功能层，包括：采用外延生长或离子注入在所述衬底上形成所述功能层。根据一些实施例，所述蚀刻所述功能层，形成十字形功能区，包括：形成覆盖所述功能层的光致抗蚀剂图案；利用所述光致抗蚀剂图案作为掩模蚀刻所述功能层，形成所述十字形功能区。根据一些实施例，所述在所述十字形功能区制备凹部，包括：形成覆盖所述衬底及所述十字形功能层的光致抗蚀剂层；图案化所述光致抗蚀剂层以形成光致抗蚀剂图案，所述光致抗蚀剂图案暴露所述十字形功能层的交叉区域的至少一部分；以所述光致抗蚀剂图案作为掩模蚀刻所述交叉区域的暴露部分，形成所述凹部。根据一些实施例，所述在所述十字形功能区端部形成电极层，包括：采用沉积方式形成金属电极材料层；采用剥离或蚀刻的方式，从所述金属电极材料层形成金属电极；对所述金属电极进行退火工艺，从而在所述金属电极与所述十字形功能层之间形成欧姆接触。根据一些实施例，所述形成覆盖所述十字形功能区的暴露区域的钝化层，包括：采用PECVD或者溅射在所述十字形功能区的暴露区域上形成所述钝化层。根据一些实施例，所述衬底包括GaAs衬底、InP衬底或Si衬底。根据一些实施例，所述功能层材料包括GaAs、InAs、InSb、InGaAs、或InGaAsP。根据一些实施例，所述电极层材料包括Au、Ge、Ni、Ti、Cr或其合金。根据一些实施例，所述钝化层材料包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、和/或氮氧化硅。根据本申请的一些实施例，通过在霍尔元件的十字形功能区的交叉区域形成凹部，在载流子浓度没有发生变化的情况下，可获提高霍尔元件的灵敏度和信噪比。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。图1示出根据本申请示例实施例的霍尔元件的俯视图。图2示出根据本申请示例实施例的霍尔元件的剖视图。图3示出根据本申请另一实施例的霍尔元件的剖视图。图4A-4F示出根据本申请示例实施例的霍尔元件的制备过程。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。下面将参照附图，对根据本申请实施例的霍尔元件及其制备过程进行详细说明。图1示出根据本申请示例实施例的霍尔元件的俯视图。图2示出根据本申请示例实施例的霍尔元件的剖视图。参见图1和图2，根据本申请示例实施例的霍尔元件包括衬底201、十字形功能区101、电极层103及钝化层203。根据本申请实施例的衬底201可以选择半导体单晶衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种霍尔元件，其特征在于，包括：/n衬底；/n十字形功能区，形成在所述衬底上，所述十字形功能区的交叉区域具有凹部；/n电极层，设置在所述十字形功能区的端部；/n钝化层，覆盖所述十字形功能区的暴露区域。/n

【技术特征摘要】
1.一种霍尔元件，其特征在于，包括：
衬底；
十字形功能区，形成在所述衬底上，所述十字形功能区的交叉区域具有凹部；
电极层，设置在所述十字形功能区的端部；
钝化层，覆盖所述十字形功能区的暴露区域。


2.根据权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于：
所述衬底包括半导体单晶衬底。


3.根据权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于：
所述衬底包括GaAs衬底、InP衬底或Si衬底。


4.根据权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于：
所述十字形功能区包括GaAs、InAs、InSb、InGaAs、或InGaAsP。


5.根据权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于：
所述凹部位于所述十字形功能区的顶部。


6.根据权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于：
所述凹部的面积等于或小于所述十字形功能区的交叉区域的面积。


7.根据权利要求5所述的霍尔元件，其特征在于：
所述凹部的深度为所述十字形功能区的厚度的10％至90％。


8.根据权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于：
所述钝化层包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、和/或氮氧化硅。


9.根据权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于：
所述电极层包括金属电极。


10.一种制备霍尔元件的方法，其特征在于，包括：
准备衬底；
在所述衬底上形成功能层；
蚀刻所述功能层，形成十字形功能区；
在所述十字形功能区的交叉区域形成凹部；
在所述十字形功能区的端部形成电极层；
形成覆盖所述十字形功能区的暴露区域的钝化层。


11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成功能层，包括：
采用外延生长或离子注入...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡双元，
申请(专利权)人：苏州矩阵光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32