[发明专利]化合物半导体霍尔元件及其制备方法

说明书

本发明的实施例公开了一种化合物半导体霍尔元件和制备化合物半导体霍尔元件的方法。该化合物半导体霍尔元件包括基板、粘结层、电极部和磁感应部。该粘结层位于基板的表面上。所述电极部的至少一部分嵌入到所述粘结层中。所述磁感应部的端部叠置在所述电极部上以形成欧姆接触并通过粘结层键合到基板上。本发明属于半导体技术领域。本发明的实施例改善电极和磁感应部之间的结合力，提高了霍尔输出，由此提高了霍尔元件的灵敏度。

技术领域

本申请公开内容涉及半导体技术领域，尤其涉及一种化合物半导体霍尔元件和制备化合物半导体霍尔元件的方法。

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。

在霍尔元件的应用中，由于高霍尔输出能够提高应用的分辨率，所以一直期望霍尔元件实现较高的霍尔输出，从而实现高灵敏度的霍尔元件。例如，电流传感器在使用高灵敏度的霍尔元件后可感应更微弱的电流。

霍尔输出与磁感应部的化合物半导体材料的种类和质量有关。期望用于制造霍尔元件的磁感应部的化合物半导体材料包括GaAs、InSb以及InAs等，这些材料具有高的载流子迁移率，从而具有高的霍尔磁感应灵敏度。通常，采用蒸镀或异质外延方法来制备InSb这样的半导体材料。然而，由于InSb半导体材料与异质衬底之间存在较大的晶格失配率(14％)，因此异质外延制备出的InSb半导体材料膜在厚度较薄的情况下晶体质量较差，缺陷率高，迁移率也较低，最佳的迁移率也不会超过50000cm²/Vs。

而且，在霍尔元件中，通常是在将磁感应部键合到基板(例如通过粘结层)后，再在磁感应部上制作金属电极。在这一方式中，金属电极与磁感应部和已固化的粘结层的结合力较差，不利于实现较高的霍尔输出，从而也无法实现高灵敏度的霍尔元件。

发明内容

鉴于上述，对于一种高灵敏度且改善电极和磁感应部之间的结合力的化合物半导体霍尔元件存在迫切需要。

为了解决现有技术中存在的上述问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种化合物半导体霍尔元件和制备化合物半导体霍尔元件的方法，其中，通过将电极部预先制备在磁感应部上之后一起嵌入到粘结层中，从而提高了电极部与磁感应部之间的结合力。

可选地，用于制造化合物半导体霍尔元件的磁感应部的化合物半导体膜不但具有高的迁移率而且同时也具有高的方块电阻。

根据本申请的一个方面，提供了一种化合物半导体霍尔元件，包括：基板；粘结层，所述粘结层位于基板的表面上；电极部，所述电极部的至少一部分嵌入到所述粘结层中；磁感应部，所述磁感应部的端部叠置在所述电极部上以形成欧姆接触并通过粘结层键合到基板上。

在一些实施例中，所述电极部包括朝向磁感应部设置的台阶部，所述磁感应部的至少一部分设置于所述台阶部上。

在一些实施例中，所述磁感应部整个都嵌设在粘结层中，并且所述磁感应部和电极部的上表面齐平或所述磁感应部的上表面低于电极部的上表面。

在一些实施例中，所述基板包括聚磁基板、陶瓷基板、半导体基板、玻璃基板或塑料基板；所述粘结层包括聚酰亚胺或环氧树脂。

在一些实施例中，所述磁感应部和电极部由以下步骤制备得到：在半导体单晶衬底上外延生长化合物半导体膜，并且通过图形化工艺来形成磁感应部；在所述磁感应部上沉积金属材料，并且通过图形化工艺来形成电极部；在基板和/或磁感应部以及电极部上涂覆粘结剂以形成一层粘结层，并且通过粘结层将磁感应部、电极部与基板面对面键合在一起；选择性移除半导体单晶衬底、磁感应部的一部分和/或电极部的一部分，形成所述磁感应部和电极部。