[發(fā)明專利]一種磷摻銻化銦薄膜、霍爾傳感器件及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910244225.4
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110010758A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃靖云;尤健;冒偉偉;鄭律;門(mén)楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江森尼克半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L43/06
• 分類號(hào): H01L43/06;H01L43/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬(wàn)尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體InP_xSb_1?x合金薄膜及其霍爾傳感器件的制備方法，其中x優(yōu)化的取值范圍為0.05≤x≤0.35。將所述之InP_xSb_1?x薄膜作為半導(dǎo)體霍爾傳感器件的工作層，由于半導(dǎo)體InP_xSb_1?x薄膜的電子遷移率高于硅和砷化鎵，同時(shí)可以調(diào)控其禁帶寬度接近硅或者砷化鎵，因此可以在優(yōu)化溫度系數(shù)的同時(shí)保持其高靈敏度。由半導(dǎo)體InP_xSb_1?x合金薄膜制備的霍爾傳感器件，工作溫度高于銻化銦，達(dá)到硅和砷化鎵的工作溫度，而靈敏度、響應(yīng)時(shí)間等性能優(yōu)于硅和砷化鎵器件。該半導(dǎo)體InP_xSb_1?x薄膜的制備方法采用熱蒸發(fā)技術(shù)及合適的退火工藝，采用合適配比的InP和InSb兩種蒸發(fā)源材料加一定量的Sb以保證化學(xué)計(jì)量比。霍爾器件制備采用蒸電極、光刻、劃片、引線和分裝等標(biāo)準(zhǔn)器件工藝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體InP_xSb_1-x薄膜及其霍爾傳感器件的制備方法。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機(jī)器人、工業(yè)4.0、新能源、國(guó)防科技等眾多新領(lǐng)域新技術(shù)的高速發(fā)展,高靈敏度光敏、磁敏等半導(dǎo)體材料、芯片以及光、電、磁傳感器是快速發(fā)展和增長(zhǎng)的市場(chǎng)。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一，是其基礎(chǔ)。而且未來(lái)智能手機(jī)、新能源汽車、無(wú)人機(jī)等智能控制產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也對(duì)傳感器件提出更大的需要，因此傳感器產(chǎn)業(yè)潛力巨大，年復(fù)合增長(zhǎng)率高于40％。美國(guó)《2016-2045年科技技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告》提出傳感技術(shù)是重要技術(shù)之一，同時(shí)傳感器產(chǎn)業(yè)符合《中國(guó)制造2025》規(guī)劃，是國(guó)家重點(diǎn)支持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

InSb霍爾傳感器件是一種磁敏的半導(dǎo)體傳感器件。在非接觸的高精度旋轉(zhuǎn)傳感器、微弱磁場(chǎng)傳感器等新用途中所使用的霍爾傳感器件，對(duì)其靈敏度和輸入電阻值有很高的要求，特別是近年來(lái)，在使用霍爾傳感器件等磁傳感器的應(yīng)用的微米級(jí)或者超微細(xì)磁性微粒檢測(cè)中，要求霍爾傳感器件具有微特斯拉甚至毫微特斯拉的超微弱磁場(chǎng)的檢測(cè)靈敏度。由霍爾關(guān)系可知，在一定的控制電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度下，如果要器件的霍爾電壓大，則霍爾傳感器件應(yīng)滿足具有高的電阻率、低的載流子濃度和高的電子遷移率，并同時(shí)用薄膜工藝制成敏感層厚度小的元件。InSb材料作為一種Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料，具有比一般半導(dǎo)體材料大得多的電子遷移率(μ＝7.8×10⁴cm²/V·s或更高)，而半導(dǎo)體硅材料的電子遷移率為1350cm²/V·s左右，半導(dǎo)體砷化鎵材料的電子遷移率為8700cm²/V·s左右，銻化銦InSb是目前所知電子遷移率最高的半導(dǎo)體材料，所以利用InSb材料制成的霍爾傳感器件具有很高的靈敏度。此外InSb霍爾傳感器件還具有輸出電壓高、體積小、成本低且易于批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，因此在電流、電壓和電功率等電量檢測(cè)傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。

雖然InSb霍爾傳感器件靈敏度特別高，但是，銻化銦是一種直接窄禁帶半導(dǎo)體，其禁帶寬度在室溫下為0.17eV，這導(dǎo)致銻化銦霍爾器件的耐壓和最高工作溫度較低，性能不穩(wěn)定。本發(fā)明專利使用微量合金元素?fù)诫s對(duì)其禁帶寬度進(jìn)行調(diào)控的方法有望解決這一問(wèn)題，即通過(guò)合金化提高禁帶寬度同時(shí)保證較高的電子遷移率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種InP_xSb_1-x薄膜及其霍爾傳感器件的制備方法，這種霍爾傳感器件通過(guò)微量元素?fù)诫s的方式增加了禁帶寬度，使其溫度系數(shù)得到優(yōu)化，并且保持較高靈敏度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種磷摻雜銻化銦薄膜，該薄膜為InP_xSb_1-x薄膜(0≤x≤1)，其中x的優(yōu)選取值范圍為0.05≤x≤0.35。

該薄膜可采用如下方法制備：