接触可以制备出灵敏度较高的 霍尔元件。
[0033] 具体地，如图3所示，步骤S1中，即在衬底上依次形成功能层和欧姆接触层的步骤 包括：
[0034]S11:在衬底上外延生长功能层后，将压力维持在120_140mbar、温度维持在 700-800°C，并保持 50-70s;
[0035]S12:将反应压力控制在100-120mbar、生长温度控制在600-700°C，外延生长欧姆 接触层。
[0036] 具体地，衬底为半绝缘GaAs、功能层为N型掺杂的GaAs，欧姆接触层为N型掺杂的 AlGaAs或InGaAs。功能层选用娃元素掺杂，掺杂浓度为2E15cm3到5E16cm3,进一步优选 掺杂浓度为5E16cm3。上述欧姆接触层选用硅元素掺杂，掺杂浓度为lE18cm3到lE19cm3， 进一步优选掺杂浓度为2E18cm3。半绝缘GaAs衬底的厚度优选为300-400um，进一步优选 为350um。GaAs功能层的厚度优选为1-3μπι，进一步优选为2μπι。欧姆接触层具体选用 Ina2GaasAs，厚度优选为 0· 1μηι-〇· 3μπι，进一步优选为 0· 2μπι。
[0037] 另外，在欧姆接触层上形成金属电极的步骤之前，还包括：
[0038] 对功能层和欧姆接触层进行图像化以形成台面。
[0039] 具体地，如图4所示，上述步骤S2,即在欧姆接触层上形成金属电极以形成欧姆接 触的步骤包括：
[0040]S21 :利用电子束蒸发法形成金属电极；
[0041]S22:氮气气氛中在400-800°C下保温100-150秒以进行退火。
[0042] 表1示出了分别使用不同的反应参数来形成欧姆接触层和金属电极的实施例 1-20,并利用传输线模型法测量各实施例制备出的霍尔元件的欧姆接触层的接触电阻率。 其中，功能层为掺杂有娃元素的GaAs层，掺杂浓度为5E16cm3,厚度为2μm;欧姆接触层为 掺杂有硅元素的I%.2GaasAs，掺杂浓度为2E18cm3,该欧姆接触层的厚度为0. 2μπι。
[0043] 如表1所示，在衬底上外延生长功能层后，将压力维持在120_140mbar、温度维 持在700-800 °C，并保持50-70s后，将反应压力控制在100-120mbar、生长温度控制在 600-700°C，外延生长欧姆接触层。再利用电子束蒸发法在欧姆接触层上形成金属电极，并 在氮气气氛中在400-800°C下保温100-150秒以进行退火。如实施例1-8所示，形成的霍 尔元件的欧姆接触电阻率大约在3. 07X10 4-6. 09X10 4之间，在理想范围内，即在特定制 备工艺下低掺杂浓度的功能层通过欧姆接触层与金属电极形成了良好的欧姆接触。从而制 备出了灵敏度更高的霍尔元件。而在外延生长功能层后，制备欧姆接触层时，如果其各反应 参数均在优选数值范围外时，即便在欧姆接触层上形成金属电极时的各反应参数均在优选 范围内，如实施例9-12所示，形成的霍尔元件的欧姆接触电阻率也大了一些，即形成的欧 姆接触并不十分理想。同样地，当在欧姆接触层上形成金属电极时的各反应参数不在优选 范围内，即便在外延生长功能层后制备欧姆接触层时，其各反应参数均在优选数值范围内， 如实施例13-16所示，形成的霍尔元件的欧姆接触电阻率也比较大，形成的欧姆接触不太 理想。如果，在外延生长功能层后，制备欧姆接触层时，其各反应参数均在优选数值范围外， 且在欧姆接触层上形成金属电极时的各反应参数也均在优选范围外时，如实施例17-20所 示，形成的霍尔元件的欧姆接触电阻率与理想范围内的欧姆接触电阻率相差甚远，即形成 的欧姆接触不理想。由表1可知，在本实用新型实施例提供的霍尔元件制备工艺条件下，能 够得到较优的欧姆接触层，其接触电阻率小于7. 00X10 4Ω/cm2。
[0044] 表1实施例1-20的霍尔元件制备方法的反应参数及其欧姆接触层的接触电阻率
[0045]
[0046]
[0047] 作为另一优选的实施方式，如图2所示，在步骤S3后，即在选择性地去除与金属电 极紧贴部分以外的欧姆接触层的步骤之后，还包括：
[0048] S4 :在霍尔元件上形成钝化层；
[0049] S5 :去除金属电极上的钝化层。
[0050] 该钝化层主要用于保护功能层，以防止其受到物理损害或者化学腐蚀损害。
[0051] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种霍尔元件，其特征在于，包括依次设置的衬底、掺杂的功能层、掺杂的欧姆接触 层和金属电极，且所述欧姆接触层紧贴所述金属电极设置，所述功能层的掺杂浓度小于所 述欧姆接触层的掺杂浓度。2. 如权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于，所述功能层为N型掺杂，掺杂浓度为 2E15cm3到5E16cm3,所述欧姆接触层为N型掺杂，掺杂浓度为lE18cm3到lE19cm3。3. 如权利要求2所述的霍尔元件，其特征在于，所述欧姆接触层与所述金属电极之间 的接触电阻率小于7. 00X10 4Ω/cm2。4. 如权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于，所述衬底为半绝缘GaAs、所述功能层为 N型掺杂的GaAs，所述欧姆接触层为N型掺杂的AlGaAs或InGaAs。5. 如权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于，所述衬底的厚度为300-400um，所述功 能层的厚度为1-3μm，所述欧姆接触层的厚度为0. 1μm-0. 3μm。6. 如权利要求1-5中任一项所述的霍尔元件，其特征在于，还包括钝化层，所述钝化层 覆盖所述霍尔元件除所述金属电极表面外的外表面，所述钝化层为氮化硅。7. 如权利要求6所述的霍尔元件，其特征在于，所述钝化层的厚度为0. 1-0. 5μm。
【专利摘要】一种霍尔元件，该霍尔元件包括依次设置的衬底、掺杂的功能层、掺杂的欧姆接触层和金属电极，且欧姆接触层紧贴金属电极设置，功能层的掺杂浓度小于欧姆接触层的掺杂浓度。解决了低掺杂浓度的高灵敏度霍尔元件功能层很难与金属电极形成良好的欧姆接触的技术问题。从而可以制备出接触电阻率低、灵敏度很高的霍尔元件。
【IPC分类】H01L43/04, H01L43/06
【公开号】CN205004355
【申请号】CN201520770360
【发明人】胡双元, 黄勇
【申请人】苏州矩阵光电有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月30日