[發明專利]一種高靈敏度霍爾元件及其制備方法

在審

• 申請號: 202011333356.9
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112397637A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州矩陣光電有限公司
• 主分類號: H01L43/04
• 分類號: H01L43/04;H01L43/06;H01L43/10;H01L43/14
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張樂樂

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種高靈敏度霍爾元件及其制備方法，旨在解決現有技術中砷化鎵霍爾元件靈敏度偏低的問題，其技術要點在于包括依次層疊設置的襯底、功能層、磁性層和位于所述功能層各個角的金屬電極，磁性層位于所述功能層遠離所述襯底一側表面的中心緊貼設置。本發明通過磁性層的作用，使得在磁場中，通過霍爾元件功能區的磁力線密度大幅增加，放大外界磁感應強度，從而同步提升霍爾元件的靈敏度，并且不增加工藝復雜性和成本。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種高靈敏度霍爾元件及其制備方法。

背景技術

霍爾元件是一種基于霍爾效應的磁傳感器，由于其工藝簡單、成本低且容易實現等優點已廣泛應用在工業控制、智能儀器儀表和消費電子等領域。另外，霍爾元件主要包括砷化鎵霍爾元件、銻化銦霍爾元件和砷化銦霍爾元件，其中用量最大的是砷化鎵霍爾元件和銻化銦霍爾元件。砷化鎵霍爾元件具有優良的線性度和溫度穩定性，但是靈敏度略低，對于砷化鎵霍爾元件來說，其結構一般包括昂貴的半導體襯底，采用外延方法或者離子注入方法制備，其成本較高。

目前商用的砷化鎵霍爾元件，其溫度依賴性低，抗外界干擾能力強，可靠性優越，因此廣泛應用于電流傳感器等領域。但是，受制于砷化鎵材料的電子遷移率(理想情況下為8500cm2/V·S)，其霍爾輸出靈敏度較低，因此，目前只能用于大電流檢測的電流傳感器中，一般是50安培以上的大電流檢測。當待檢測電流低于50安培時，比如20安培，傳統商用的砷化鎵霍爾元件，其信噪比變得太低，測量精度無法滿足實際需求。因此，提供一種高靈敏度的砷化鎵霍爾元件，應用于低電流檢測領域的需求非常迫切。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中砷化鎵霍爾元件靈敏度偏低的缺陷，從而提供一種高靈敏度霍爾元件及其制備方法。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種高靈敏度霍爾元件，包括依次層疊設置的襯底、功能層、磁性層和位于所述功能層各個角的金屬電極，磁性層位于所述功能層遠離所述襯底一側表面的中心緊貼設置。

可選地，所述功能層的摻雜濃度小于所述歐姆接觸層的摻雜濃度。

可選地，功能層的摻雜類型為N型摻雜，摻雜濃度為2E15cm^－3－5E16cm^－3。

可選地，所述歐姆接觸層的摻雜類型為N型摻雜，該摻雜濃度為1E18cm^－3－1E19cm^－3。

可選地，所述磁性層為Mn-Zn合金磁性層或Ni-Zn合金磁性層或Ni-Fe合金磁性層。

可選地，還包括：引線框架，通過膠層與所述襯底貼合，并通過金屬引線與所述金屬電極連接。

可選地，所述引線框架為磁性基板或者無磁性基板。

本發明的另一目的在于一種基于上述高靈敏度霍爾元件的制備方法，包括以下步驟：

S1、在襯底上生長功能層；

S2、對所述功能層進行圖案化，形成臺面；

S3、在所述功能層表面形成位于四角的金屬電極；

S4、在所述功能層表面安裝位于中心的磁性層，然后切割形成霍爾元件單元；

S5，將所述霍爾元件單元貼附在引線框架上，形成所述高靈敏度霍爾元件。

本發明的另一目的在于一種基于上述高靈敏度霍爾元件的制備方法，包括以下步驟：

S1、在襯底上生長功能層；

S2、對所述功能層進行圖案化，形成臺面；