[发明专利]霍尔元件及制备霍尔元件的方法

说明书

本申请涉及一种霍尔元件及制备霍尔元件的方法。一种霍尔元件包括：衬底；十字形功能区，形成在所述衬底上，所述十字形功能区的交叉区域具有凹部；电极层，设置在所述十字形功能区的端部；钝化层，覆盖所述十字形功能区的暴露区域。根据本申请实施例的霍尔元件能够同时实现高灵敏度和高信噪比。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种霍尔元件及制备霍尔元件的方法。

背景技术

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。所谓霍尔效应，是指当磁场作用于金属导体、半导体中的载流子时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一个附加电场，从而在半导体两端产生横向电位差的物理现象。根据霍尔效应做成的霍尔器件，能够以磁场为工作媒介，将物体的运动参量转变为电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。

霍尔元件电位差Vh＝KhIB，其中表示霍尔元件灵敏度，也称为霍尔系数，n为载流子浓度，d为半导体材料厚度，e为电子电量，I为驱动电流，B为外加磁感应强度。由此可知，霍尔元件的灵敏度与霍尔元件功能层材料的厚度和载流子的浓度两个因素有关。一般金属材料的霍尔系数很小,霍尔效应不明显；而半导体中的载流子的浓度比金属要小得多，灵敏度较金属材料高，所以霍尔元件可用多种半导体材料制作。

另一方面，霍尔元件的灵敏度与功能层材料的迁移率相关，一般迁移率越高，则灵敏度越高。但霍尔元件除了灵敏度外，还需要考虑霍尔元件噪声的影响。霍尔元件的噪声主要来源于1/f噪声。关于该噪声的机理，目前尚有争议，一般认为该噪声与载流子浓度负相关，与迁移率正相关。因此，为了提高霍尔元件的灵敏度，则要求提高半导体材料的迁移率，那么势必会导致1/f噪声增大，从而导致霍尔元件的信噪比变差。而目前商用的霍尔元件，也难以获得灵敏度高且噪音小的产品。以某公司的商用霍尔元件为例，HG362A的灵敏度是HG302C的1.4倍，而HG362A的噪音是HG302C的5倍以上，因此，HG362A的信噪比只有HG302C的0.3倍。

在所述背景技术部分，公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。

发明内容

本申请旨在提供一种霍尔元件及其制备方法，能够实现高灵敏度和高信噪比的性能要求。

根据本申请的一方面，提出一种霍尔元件，包括：衬底；十字形功能区，形成在所述衬底上，所述十字形功能区的交叉区域具有凹部；电极层，设置在所述十字形功能区的端部；钝化层，覆盖所述十字形功能区的暴露区域。

根据一些实施例，所述衬底包括半导体单晶衬底。

根据一些实施例，所述凹部位于所述十字形功能区的顶部。

根据一些实施例，所述凹部位于所述十字形功能区的低部。

根据一些实施例，所述凹部的面积等于或小于所述十字形功能层的交叉区域的面积。

根据一些实施例，所述凹部的深度为所述十字形功能层的厚度的10％至90％。

根据一些实施例，所述钝化层包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、和/或氮氧化硅。

根据一些实施例，所述电极层包括金属电极。

根据本申请的一方面，提出一种制备霍尔元件的方法，包括：准备衬底；在所述衬底上形成功能层；蚀刻所述功能层，形成十字形功能区；在所述十字形功能区的交叉区域形成凹部；在所述十字形功能区的端部形成电极层；形成覆盖所述十字形功能区的暴露区域的钝化层。

根据一些实施例，所述在所述衬底上形成功能层，包括：采用外延生长或离子注入在所述衬底上形成所述功能层。