高线性度砷化镓霍尔器件的制备工艺制造技术

一种高线性度的离子注入型砷化镓霍尔器件的制备工艺法，使用阳极氧化工艺减薄有源区的外表面，根据器件符合线性的程度调节减薄的深度，直到器件具有良好的线性特性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制备工艺，特别是涉及高线性度砷化镓半导体霍尔器件的制备工艺。
技术介绍
砷化镓霍尔器件比较其它材料的霍尔器件具有线性度高，耐温好，性能稳定等优点，已经被广泛地应用于磁性测量等要求精度较高的场合。以往的砷化镓霍尔器件线性范围比较窄，当磁场强度大到一定值后，霍尔输出电压会偏离线性范围。结合附图1可以看出，在磁场强度超过1.5T以后，由于苏耳效应霍尔输出VH会趋于饱和，使线性偏差出现负值，因而限制了砷化镓霍尔器件的测量范围和测量精度。离子注入型砷化镓材料的电阻随砷化镓离子注入的浓度不同而不一样，低浓度的电阻高，高浓度的电阻低。离子注入的浓度随进入体内的深度不同而不一样，一般距表层0.3～0.4μm区域称为有源区，浓度保持在1017m-3基本不变；由此再往下深入0.2～0.3μm区域浓度逐渐降低到1015m-3，称为过渡区。研究发现，不同浓度的砷化镓霍尔器件在磁场中磁阻的变化不一样如附图2所示，高浓度的器件(如1017m-3)，磁阻变化率小；低浓度的器件(如1015m-3)，磁阻变化率大，特别是在磁场大于1.5T以后，磁阻变化率更显著。上述变化同样表明了迁移率随磁场的变化。根据器件内阻的计算公式R=1neμ×lwd]]>式中R—器件的内阻，n—离子浓度，e—电子电量常数，μ—迁移率，1—长度，w—宽度，d—深度。分析可见，高浓度的器件(如1017m-3)，磁阻变化率小，对器件内阻影响不大；低浓度的器件(如1015m-3)，磁阻变化率大，特别是在磁场大于1.5T以后，磁阻显著变大，造成器件的内阻显著减小。一般霍尔器件是在恒流源条件下工作，通过器件的总电流是通过有源区和过渡区的电流之和，如果有源区或过渡区的阻值发生了改变，就会改变通过上述两区域的电流的分配比例。根据前面分析的磁阻变化规律，当磁场超过一定值之后，过渡区的磁阻显著增大，引起该区域内电阻增大，使在恒流条件下造成通过过渡区的电流减少，而通过有源区的电流增大。另一方面，根据霍尔器件的输出VH与通过有源区电流I成正比的关系，由上述过程引起的有源区电流I的提高，可以造成器件输出VH的提高，从而有效地补偿了器件输出在强磁场下趋于饱和或下降而对线性的偏离。由此可以推断，通过改变有源区和过渡区的厚度的比例，有可能使器件的输出在强磁场下饱和或下降的趋势得到补偿，使线性度大大提高。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种解决上述缺陷的工艺方法，使得用此方法制备砷化镓霍尔器件在相当宽的范围内保持良好的线性度。本专利技术所公开的制备工艺是用阳极氧化工艺，减薄离子注入区域的厚度，通过调节有源区与过渡区的比例，使得霍尔器件在相当宽的范围内保持良好的线性度。选择适当的离子注入型砷化镓霍尔器件芯片，要求其有源区的浓度不低于1017m-3，厚度不小于0.35μm。然后采用阳极氧化工艺减薄有源区的外表面，根据器件符合线性的程度调节减薄的深度。减薄得太浅，补偿的效果不明显；减薄过深，在高磁场条件下有可能使曲线向上弯曲过大，向另一方向偏离直线。本专利技术所公开的制备工艺容易控制，由此制备的霍尔器件比以往工艺制备的产品线性度高，线性范围宽，更能满足霍尔器件用于磁性测量时的高精度要求。附图说明附图1为通常砷化镓霍尔器件的霍尔输出在强磁场下偏离线性度的示意图。附图2为不同浓度砷化镓器件的磁阻效应的示意图。最佳实施例以下结合实施例对本专利技术作进一步说明，选择离子注入型砷化镓基片上，要求的性能条件为，有源区的浓度为1017m-3，厚度为0.35μm，过渡区的厚度为0.25μm，用常规工艺制备霍尔器件芯片，其线性范围在0～2T，线性度为0.15％。将上述霍尔器件芯片采取阳极氧化工艺减薄离子注入的外表面，具体工艺为将芯片放置在电解槽的阳极，在酸性或碱性电解溶液中，通过电流密度不大于5mAcm-2的电解电流，根据样件符合线性的程度调整和确定阳极氧化的时间，一般为1min左右，减薄的深度在0.01～0.05μm。用此方法制备的器件，其线性范围在0～2.5T，线性度为0.04％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高线性度的砷化镓霍尔器件的制备工艺方法，其特征在于：对于具有适当深度的高浓度有源区的离子注入型砷化镓霍尔器件，使用阳极氧化工艺减薄有源区的外表面，根据器件符合线性的程度调节减薄的深度，直到器件具有良好的线性特性。

【技术特征摘要】
1.一种高线性度的砷化镓霍尔器件的制备工艺方法，其特征在于对于具有适当深度的高浓度有源区的离子注入型砷化镓霍尔器件，使用阳极氧化工艺减薄有源区的外表面，根据器件符合...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑一阳，韩海，景士平，梁平，
申请(专利权)人：北京华源科半光电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]