单片集成霍尔电路制造技术

本发明专利技术的实施例公开了一种单片集成霍尔电路，所述单片集成霍尔电路包括含有IC电路的基板；粘结层，所述粘结层位于基板的表面上；磁感应部，所述磁感应部通过粘结层键合到基板上；和电极部，所述电极部位于磁感应部的周边，所述电极部的一端与磁感应部形成欧姆接触，所述电极部的另一端与IC电路的引线端电连接。本发明专利技术属于半导体技术领域，通过把化合物半导体霍尔元件集成到含有IC电路的基板上，减少了对原有支撑化合物半导体霍尔元件的衬底的使用需求，减小了整个装置的尺寸。通过引线端设置在粘结层中，增加了引线的固定牢固度。增加了引线的固定牢固度。增加了引线的固定牢固度。

【技术实现步骤摘要】
单片集成霍尔电路


[0001]本申请公开内容涉及半导体
，尤其涉及一种包含有一个霍尔元件的单片集成霍尔电路。

技术介绍

[0002]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。
[0003]霍尔元件常常是一个霍尔片，而与该霍尔元件相适配的信号处理电路则集成在另一个基板(称为信号处理电路板)上。这导致霍尔片与信号处理电路板之间的打线连接复杂且不牢固，并且占用了较大的体积。
[0004]期望用于制造霍尔元件的磁感应部的化合物半导体材料GaAs、InSb以及InAs等具有高的载流子迁移率，从而具有高的霍尔磁感应灵敏度。通常，采用蒸镀或异质外延方法来制备InSb这样的半导体材料。然而，由于InSb半导体材料与异质衬底之间存在明显的晶格失配问题，因此异质外延制备出的InSb半导体材料膜在厚度较薄的情况下迁移率都不理想，最佳的迁移率也不会超过 50000cm2/Vs。
[0005]一方面，如果异质外延生长的半导体材料膜厚度比较薄，那么半导体材料膜的质量则较差，迁移率太低而达不到预期要求；另一方面，如果增加半导体材料膜的厚度，则迁移率会变好，但是此时半导体材料膜的方块电阻会降低，这对于控制霍尔元件的功耗来说是不利的。

技术实现思路

[0006]鉴于上述，对于一种集成有霍尔元件的单片集成霍尔电路存在迫切需要，其中期望该霍尔元件包括具有高迁移率并且同时具有较高的方块电阻的化合物半导体材料膜。
[0007]为了解决现有技术中存在的上述问题中的至少一个方面，本专利技术的实施例提供了一种集成有霍尔元件的单片集成霍尔电路，该单片集成霍尔电路包括集成在一起的霍尔元件和信号处理电路板，期望地，该霍尔元件包括化合物半导体材料膜，其不但具有高的电子迁移率而且同时也具有高的方块电阻。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种单片集成霍尔电路，包括：
[0009]含有IC电路的基板；
[0010]粘结层，所述粘结层位于基板的表面上；
[0011]磁感应部，所述磁感应部通过粘结层键合到基板上；和
[0012]电极部，所述电极部位于磁感应部的周边，所述电极部的一端与磁感应部形成欧姆接触，所述电极部的另一端与IC电路的引线端电连接。
[0013]在一个示例中，所述基板是含有IC电路的柔性电路板或刚性电路板。
[0014]在一个示例中，所述刚性电路板为包括IC电路的硅基晶圆，并且所述基板的引线端与电极部电连接以形成混合IC电路。
[0015]在一个示例中，所述柔性电路板包括由聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的可挠性印刷电路板。
[0016]在一个示例中，所述引线端设置在粘结层中，在形成电极部的同时形成互连引线端和电极部的互连线，或者通过引线连接引线端和电极部。
[0017]在一个示例中，所述磁感应部由以下步骤制备得到：
[0018]在半导体单晶衬底上外延生长化合物半导体材料膜，作为化合物半导体霍尔的磁感应功能层；
[0019]在化合物半导体材料膜和基板的至少一个上涂覆粘结层，并且通过粘结层将化合物半导体材料膜与基板面对面键合在一起；
[0020]选择性移除半导体单晶衬底和化合物半导体材料膜的一部分，并且通过图形化工艺来形成所述磁感应部；
[0021]其中，所述磁感应部包括InSb、GaAs、InAs、InGaAs或InGaP。
[0022]在一个示例中，仅移除半导体单晶衬底的所述磁感应部的迁移率大于40000 cm2/Vs，磁感应部的厚度为500nm
‑
10μm。
[0023]在一个示例中，同时移除半导体单晶衬底和一部分化合物半导体材料膜的所述磁感应部的迁移率大于50000cm2/Vs且小于78000cm2/Vs，磁感应部的厚度为10nm
‑
9μm。
[0024]在一个示例中，所述粘结层包括聚酰亚胺或环氧树脂；
[0025]所述单片集成霍尔电路还包括保护层，所述保护层至少覆盖所述磁感应部和电极部的全部。
[0026]在一个示例中，所述保护层包括氮化硅膜、氧化硅膜、氧化铝膜、氮氧化硅膜、环氧树脂、硅胶、二氧化硅和聚酰亚胺膜中的任一种。
[0027]通过下文中参照附图对本公开的实施例所作的描述，本公开的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本公开有全面的理解。
附图说明
[0028]本专利技术的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0029]图1A是根据本专利技术的一个实施例的单片集成霍尔电路的横截面结构示意图；
[0030]图1B是根据本专利技术的一个实施例的单片集成霍尔电路的另一横截面结构示意图；
[0031]图2A示出在半导体单晶衬底上异质外延生长具有霍尔磁感应功能的化合物半导体材料膜的横截面结构示意图；
[0032]图2B示出在图2A的结构基础上涂覆粘结层和键合基板后的横截面结构示意图；
[0033]图2C示出在图2B的结构基础上选择性移除原用于异质外延生长化合物半导体材料膜的半导体单晶衬底之后的横截面结构示意图；
[0034]图2D示出在图2C的结构基础上移除化合物半导体材料膜的第一部分之后的横截面结构示意图；
[0035]图2E示出在图2D的结构基础上制备出图案化的磁感应部的横截面结构示意图和俯视图；
[0036]图2F示出在图2E的结构基础上制备出图案化的电极层并将电极层与包含 IC的电路板的引线端通过互连线电连接后并制备出保护层的横截面结构示意图和俯视图；
[0037]图2G示出在图2E的结构基础上制备出图案化的电极层并将电极层与包含 IC的电路板的引线端通过引线电连接后并制备出保护层的横截面结构示意图和俯视图。
具体实施方式
[0038]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。
[0039]如
技术介绍
部分所论述的，可以用于制造化合物半导体材料膜的材料GaAs、InSb以及InAs等在室温下具有较高的电子迁移率，其中InSb材料在室温下的电子迁移率最高，可达到78000cm2/Vs，因而认为是最适合用于制造霍尔元件的磁感应部的材料。
[0040]本专利技术的专利技术人根据长期的研究发现提出了一种可以将霍尔元件和信号处理电路板集成在一起的单片集成霍尔电路，其中的磁感应部不但具有高的迁移率而且还具有高的方块电阻(即低的功耗)。
[0041]在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单片集成霍尔电路，包括：含有IC电路的基板；粘结层，所述粘结层位于基板的表面上；磁感应部，所述磁感应部通过粘结层键合到基板上；和电极部，所述电极部位于磁感应部的周边，所述电极部的一端与磁感应部形成欧姆接触，所述电极部的另一端与IC电路的引线端电连接。2.根据权利要求1所述的单片集成霍尔电路，其中，所述基板是含有IC电路的柔性电路板或刚性电路板。3.根据权利要求2所述的单片集成霍尔电路，其中，所述刚性电路板为包括IC电路的硅基晶圆，并且所述基板的引线端与电极部电连接以形成混合IC电路。4.根据权利要求2所述的单片集成霍尔电路，其中，所述柔性电路板包括由聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的可挠性印刷电路板。5.根据权利要求1所述的单片集成霍尔电路，其中，所述引线端设置在粘结层中，在形成电极部的同时形成互连引线端和电极部的互连线，或者通过引线连接引线端和电极部。6.根据权利要求1所述的单片集成霍尔电路，其中，所述磁感应部由以下步骤制备得到：在半导体单晶衬底上外延生长化合物半导体材料膜，作为化合物半导体霍尔的磁感应功能层；在化合物半导体材料膜和基板的至少一个上涂覆粘结层，并且通过粘结层将化...

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