一种高灵敏度霍尔元件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁敏传感器技术领域，具体涉及一种霍尔元件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]对于霍尔元件来说，载流子迀移率越大，则其灵敏度越大。大多数半导体的电子迀移率都大于空穴迀移率，所以一般的霍尔元件功能层均采用N型掺杂，而半导体材料的电子迀移率和掺杂浓度密切相关，掺杂浓度越高，则电子迀移率越低。因此，要获得更高的灵敏度，要求霍尔元件功能层材料掺杂浓度越低越好。但是，另一方面，当霍尔元件功能层掺杂浓度降低后，在其上与金属形成良好欧姆接触的工艺难度将大大提升。
[0003]为了兼顾灵敏度和良好的欧姆接触，目前GaAs霍尔元件的功能层掺杂浓度为5E16cm—3到lE17cm—3。在现有技术和器件结构的基础上，很难对灵敏度进行进一步提升。
【发明内容】
[0004]为此，本发明所要解决的是现有GaAs霍尔元件的灵敏度提升受限于欧姆接触工艺水平的问题，从而提供一种高灵敏度且能形成很好欧姆接触的高灵敏度霍尔元件及其制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
本发明所述的一种光电探测器，包括层叠设置的半绝缘GaAs衬底、GaAs功能层、欧姆接触层、金属电极和钝化层;金属电极直接和欧姆接触层接触，钝化层覆盖在整个器件表面。
[0006]优选地，所述GaAs功能层为N型掺杂，掺杂浓度为2E15cm—3到5E16cm—3。
[0007]优选地，所述欧姆接触层的材料为AlGaAs或InGaAs，掺杂类型为N型掺杂，掺杂浓度为 lE18cm—3 到 lE19cm—3。
[0008]本发明所述的一种高灵敏度霍尔元件的制备方法，包括如下步骤:
51、在半绝缘GaAs衬底上依次外延生长GaAs功能层和欧姆接触层；
52、对GaAs功能层和欧姆接触层进行图案化，形成台面；
53、在欧姆接触层表面蒸镀金属电极；
54、选择性腐蚀去除GaAs功能层表面的欧姆接触层；
55、在霍尔元件表面制备一层钝化层。
[0009]优选地，步骤SI中，所述GaAs功能层为N型掺杂，掺杂浓度为2E15cm—3到5E16cm—3。
[0010]优选地，步骤SI中，所述欧姆接触层的材料为AlGaAs或InGaAs，掺杂类型为N型掺杂，掺杂浓度为lE18cm—3到lE19cm—3。
[0011 ]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下特点:
本发明所述的一种高灵敏度霍尔元件，通过在GaAs功能层表面制备一层高掺杂浓度的欧姆接触层，使之很容易与金属形成良好的欧姆接触，这样，GaAs功能层可以进一步降低掺杂浓度，使之电子迀移率提升，从而能够提高霍尔元件的灵敏度30%以上。【附图说明】
[0012]
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1?2是本发明所述的一种高灵敏度霍尔元件在制备过程中的结构示意图；
图中附图标记表示为:1-半绝缘GaAs衬底、2-GaAs功能层、3_欧姆接触层、4_金属电极、5-钝化层。
【具体实施方式】
[0013]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
[0014]本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
[0015]实施例
本实施例提供一种高灵敏度霍尔元件，如图2所示，包括层叠设置的半绝缘GaAs衬底、GaAs功能层、欧姆接触层、金属电极和钝化层。所述金属电极和欧姆接触层直接接触，未与金属电极接触的欧姆接触层被选择性腐蚀掉。所述钝化层覆盖在除金属电极以外的器件表面其他部位。
[0016]本实施例中，所述GaAs衬底优选为半绝缘GaAs衬底，厚度为350um。
[0017]所述霍尔元件功能层，本实施例优选为掺杂有硅元素的GaAs层，掺杂浓度为5E15cm—3，厚度为 2μηι。
[0018]所述欧姆接触层，本实施例优选为掺杂有娃元素的Inth2Ga0.8As，掺杂浓度为2E18cm—3，厚度为 0.2μπι。
[0019]所述钝化层，本实施例优选为氮化娃，厚度为0.3μηι。
[0020]所述一种高灵敏度霍尔元件的制备方法，包括如下步骤:
S1、通过外延生长技术，在所述半绝缘GaAs衬底上依次外延生长所述GaAs功能层和所述In0.2Ga0.sAs欧姆接触层。
[0021 ] S2、通过刻蚀工艺，对所述GaAs功能层和所述In0.2Ga0.sAs欧姆接触层进行图案化，形成台面。
[0022]S3、通过电子束蒸发制备金属电极，并进行退火，形成欧姆接触。
[0023]S4、采用湿法腐蚀工艺，采用选择性腐蚀液，腐蚀GaAs功能层上的In0.2Ga0.8As欧姆接触层，腐蚀停止在GaAs功能层。
[0024]S5、采用等离子增强化学气相沉积方式，在霍尔元件表面制备一层氮化硅钝化层。[0025 ] S6、通过刻蚀工艺，将金属电极表面的氮化硅钝化层去除。
[0026]作为本发明的可变换实施例，上述步骤中所述高灵敏度霍尔元件的各元件的制备工艺不限于此，现有技术中的能达到相同效果的其他处理工艺，以及根据不同材料选择对应的处理工艺均能达到本发明的目的，属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高灵敏度霍尔元件，包括层叠设置的半绝缘GaAs衬底、GaAs功能层、欧姆接触层、金属电极和钝化层;金属电极直接和欧姆接触层接触，钝化层覆盖在整个器件表面。2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度霍尔元件，其特征在于，所述GaAs功能层的掺杂类型为N型掺杂，掺杂浓度为2E15cm—3到5E16cnf3。3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度霍尔元件，其特征在于，所述欧姆接触层的材料为AlGaAs或InGaAs，掺杂类型为N型掺杂，掺杂浓度为lE18cm—3到lE19cnf3。4.一种权利要求1-3任一项所述的一种高灵敏度霍尔元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、在半绝缘GaAs衬底上依次外延生长GaAs功能层和欧姆接触层； 52、对GaAs功能层和欧姆接触层进行图案化，形成台面； 53、在欧姆接触层表面蒸镀金属电极； 54、选择性腐蚀去除GaAs功能层表面的欧姆接触层； 55、在霍尔元件表面制备一层钝化层。5.根据权利要求4所述的一种高灵敏度霍尔元件的制备方法，其特征在于，步骤SI中，所述GaAs功能层的掺杂类型为N型掺杂，掺杂浓度为2E15cm—3到5E16cm—3。6.根据权利要求4所述的一种高灵敏度霍尔元件的制备方法，其特征在于，步骤SI中，所述欧姆接触层的材料为AlGaAs或InGaAs，掺杂类型为N型掺杂，掺杂浓度为lE18cm—3到lE19cm—30
【专利摘要】本发明所述的一种高灵敏度霍尔元件，包括层叠设置的半绝缘GaAs衬底、GaAs功能层、欧姆接触层、金属电极和钝化层；GaAs功能层为掺杂浓度很低的N型掺杂；欧姆接触层为高掺杂浓度的N型掺杂AlGaAs或InGaAs等。所述的一种高灵敏度霍尔元件的制备方法，包括以下步骤：S1、在半绝缘GaAs衬底上依次外延生长GaAs功能层和欧姆接触层；S2、对欧姆接触层和GaAs功能层进行图案化，形成台面；S3、在欧姆接触层表面蒸镀金属电极；S4、选择性腐蚀去除GaAs功能层表面的欧姆接触层；S5、在霍尔元件表面制备一层钝化层。根据本发明制备的霍尔元件，GaAs功能层的掺杂浓度可以非常低，因此拥有非常高的电子迁移率，器件的灵敏度非常高，而传统的低掺杂GaAs不容易形成良好欧姆接触的问题，则由表面的欧姆接触层完美解决，从而能够得到高灵敏度的霍尔元件。
【IPC分类】H01L43/14, H01L43/06, H01L43/04
【公开号】CN105576119
【申请号】CN201510941653
【发明人】胡双元, 帕勒布.巴特查亚, 朱忻
【申请人】苏州矩阵光电有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月16日