[发明专利]一种GaAs基霍尔器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种GaAs基霍尔器件，其外延结构由下至上包括衬底、缓冲层、功能层、第一掺杂帽层和第二掺杂帽层，第二掺杂帽层开设有开口，开口内设有与第一掺杂帽层形成欧姆接触的金属电极；其中第一掺杂帽层与功能层具有相同掺杂类型，且第一掺杂帽层的掺杂浓度高于功能层，第二掺杂帽层与第一掺杂帽层的掺杂类型相反。本发明还提供了其制作方法。本发明减小了接触势垒对霍尔电压及敏感度影响，并且减小了自由载流子对hall器件敏感度的影响。

技术领域

本发明属于半导体器件的技术领域，具体涉及一种GaAs基霍尔器件及其制作方法。

背景技术

霍尔效应集成电路广泛应用于自动化、医学和电子器件中，霍尔器件的敏感度与材料载流子浓度负相关，金属与外延层材料的接触势垒也会大大影响霍尔器件的霍尔电压，进而影响器件的敏感性。

当前GaAs基霍尔传感器(Hall sensor)制程中，由于为了保证Hall传感器的敏感性，通常整个外延层材料掺杂浓度很低，因此器件制备的过程中金属较难与较低浓度掺杂的GaAS材料形成欧姆接触，导致Hall器件金属与外延层材料存在接触势垒，从而导致Hallsensor的hall电压降低而降低了探测敏感性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种GaAs基霍尔器件及其制作方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种GaAs基霍尔器件，其外延结构由下至上包括衬底、缓冲层、功能层、第一掺杂帽层和第二掺杂帽层，第二掺杂帽层开设有开口，开口内设有与第一掺杂帽层形成欧姆接触的金属电极；其中第一掺杂帽层与功能层具有相同掺杂类型，且第一掺杂帽层的掺杂浓度高于功能层，第二掺杂帽层与第一掺杂帽层的掺杂类型相反。

可选的，所述开口的尺寸大于所述金属电极的尺寸，开口侧壁与金属电极之间具有设置间隙。

可选的，所述设置间隙的尺寸为0.1～0.25μm。

可选的，还包括钝化层，所述钝化层填充所述设置间隙并覆盖所述外延结构表面。

可选的，所述功能层为n型轻掺杂，掺杂浓度不大于5E17cm^-3，所述第一掺杂帽层为n型重掺杂，掺杂浓度为2E18cm^-3～5E18cm^-3，所述第二掺杂帽层为p型掺杂，掺杂浓度为5E18cm^-3～1E19cm^-3。

可选的，所述第一掺杂帽层和第二掺杂帽层均为GaAs基材料，其中第一掺杂帽层的厚度为10～30nm，第二掺杂帽层的厚度为20～50nm。

可选的，所述功能层由GaAs材料或AlGaAs/InGaAs量子阱构成。

可选的，还包括设于所述第二掺杂帽层与第一掺杂帽层之间的蚀刻停止层，所述蚀刻停止层为i型材料层，厚度为1～5nm；所述开口内的蚀刻停止层去除。

一种上述GaAs基霍尔器件的制作方法，包括以下步骤：

1)于衬底上按序形成包括缓冲层、功能层、第一掺杂帽层和第二掺杂帽层的外延结构，蚀刻至缓冲层形成霍尔台阶；

2)蚀刻第二掺杂帽层至形成裸露第一掺杂帽层表面的开口；

3)于开口内沉积金属电极，使金属电极与第一掺杂帽层形成欧姆接触。

可选的，步骤1)和2)之间，还包括沉积第一钝化层覆盖外延结构的步骤；步骤2)中，依次蚀刻第一钝化层和第二掺杂帽层形成所述开口；步骤3)中，金属电极和开口侧壁形成有设置间隙；步骤3)之后，还包括沉积第二钝化层填充所述设置间隙的步骤。

本发明的有益效果为：