本申請屬于半導(dǎo)體，尤其涉及一種霍爾傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、霍爾傳感器具有無接觸測量、寬量程范圍、高精度和穩(wěn)定性、快速響應(yīng)時(shí)間、適應(yīng)高頻電流、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，使得其在電網(wǎng)、汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，受材料特性影響，部分霍爾傳感器靈敏度較低且不可調(diào)控，如何調(diào)控霍爾傳感器的靈敏度是目前研究的一個(gè)方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N霍爾傳感器及其制備方法，旨在實(shí)現(xiàn)對器件靈敏度的調(diào)控。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N霍爾傳感器，包括：襯底、溝道層、勢壘層、柵極、第一電極和第二電極、第三電極和第四電極。其中，溝道層設(shè)置于襯底上，勢壘層設(shè)置于溝道層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，柵極設(shè)置于勢壘層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)。第一電極和第二電極設(shè)置于勢壘層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，沿平行于襯底的第一方向，第一電極與第二電極設(shè)置于柵極的相對兩側(cè)。第三電極和第四電極設(shè)置于勢壘層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，沿平行于襯底的第二方向，第三電極與第四電極設(shè)置于柵極的相對兩側(cè)。其中第二方向與第一方向相交叉。并且，第一電極的部分和第二電極的部分嵌入勢壘層，和/或，第三電極的部分和第四電極的部分嵌入勢壘層。

3、在一些實(shí)施例中，勢壘層包括中間部分和周邊部分，周邊部分位于中間部分的四周，沿垂直于襯底的方向，中間部分的厚度小于周邊部分的厚度，柵極位于中間部分的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)。

4、在一些實(shí)施例中，中間部分包括遠(yuǎn)離襯底的第一表面，周邊部分包括遠(yuǎn)離襯底的第二表面，第一表面位于第二表面的靠近襯底的一側(cè)。

5、在一些實(shí)施例中，中間部分的厚度與周邊部分的厚度的比例大于或等于0.23，且小于1。

6、在一些實(shí)施例中，中間部分的厚度范圍為7nm～20nm，周邊部分的厚度范圍為15nm～30nm。

7、在一些實(shí)施例中，溝道層和勢壘層的材料包括ⅲa-ⅴa族元素。

8、在一些實(shí)施例中，溝道層的材料包括氮化鎵、砷化鎵或砷化銦鎵中的至少一種，勢壘層的材料包括銦鎵氮、鋁鎵氮、磷化銦、鋁砷化鎵或砷化銦鋁中的至少一種。

9、在本申請實(shí)施例中，霍爾傳感器設(shè)置了柵極結(jié)構(gòu)，通過在柵極上施加電壓，降低材料中載流子濃度，并且通過調(diào)整施加在柵極上的電壓大小，調(diào)控材料中載流子濃度大小，從而實(shí)現(xiàn)對霍爾傳感器靈敏度的調(diào)控。

10、另一方面，本申請還提供了一種霍爾傳感器的制備方法，包括如下步驟s10～步驟s30：

11、步驟s10：在襯底上依次形成層疊的溝道層和勢壘層以及歐姆接觸層，歐姆接觸層的部分嵌入勢壘層。

12、步驟s20：形成柵極，柵極位于勢壘層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)。

13、步驟s30：形成第一電極、第二電極、第三電極和第四電極。第一電極和第二電極位于歐姆接觸層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，沿平行于襯底的第一方向，第一電極與第二電極位于柵極的相對兩側(cè)。第三電極和第四電極位于歐姆接觸層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，沿平行于襯底的第二方向，第三電極與第四電極位于柵極的相對兩側(cè)。其中第二方向與第一方向相交叉。

14、在一些實(shí)施例中，勢壘層包括中間部分和周邊部分，周邊部分位于中間部分的四周，形成柵極之前，制備方法還包括步驟s11～步驟s12：

15、步驟s11：形成第一鈍化層，第一鈍化層覆蓋周邊部分，并暴露中間部分。

16、步驟s12：以第一鈍化層為掩膜，刻蝕中間部分，沿垂直于襯底的方向，使中間部分的厚度小于周邊部分的厚度。

17、形成柵極包括在中間部分的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)形成柵極。

18、在一些實(shí)施例中，形成第一鈍化層之后、刻蝕中間部分之前，制備方法還包括以第一鈍化層為掩膜，對中間部分的表面進(jìn)行氧化處理，形成表面氧化層。刻蝕中間部分包括以第一鈍化層為掩膜，采用濕法刻蝕工藝，刻蝕表面氧化層。

19、本申請實(shí)施例中，通過形成柵極結(jié)構(gòu)，使得霍爾傳感器可以通過在柵極上施加電壓來降低載流子濃度，從而提高器件靈敏度，并且通過調(diào)整施加在柵極上的電壓大小，調(diào)控材料中載流子濃度大小，從而實(shí)現(xiàn)對霍爾傳感器靈敏度的調(diào)控。

20、本申請的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種霍爾傳感器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霍爾傳感器，其特征在于，所述勢壘層包括中間部分和周邊部分，所述周邊部分位于所述中間部分的四周；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾傳感器，其特征在于，所述中間部分包括遠(yuǎn)離所述襯底的第一表面，所述周邊部分包括遠(yuǎn)離所述襯底的第二表面；

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾傳感器，其特征在于，所述中間部分的厚度與所述周邊部分的厚度的比例大于或等于0.23，且小于1。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾傳感器，其特征在于，所述中間部分的厚度范圍為7nm～20nm，所述周邊部分的厚度范圍為15nm～30nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的霍爾傳感器，其特征在于，所述溝道層和所述勢壘層的材料包括ⅲa-ⅴa族元素。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的霍爾傳感器，其特征在于，所述溝道層的材料包括氮化鎵、砷化鎵或砷化銦鎵中的至少一種，所述勢壘層的材料包括銦鎵氮、鋁鎵氮、磷化銦、鋁砷化鎵或砷化銦鋁中的至少一種。

8.一種霍爾傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述勢壘層包括中間部分和周邊部分，所述周邊部分位于所述中間部分的四周，形成所述柵極之前，所述制備方法還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，形成所述第一鈍化層之后，刻蝕所述中間部分之前，所述制備方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種霍爾傳感器及其制備方法，其中霍爾傳感器包括：襯底、溝道層、勢壘層、柵極、第一電極和第二電極、第三電極和第四電極。其中，溝道層設(shè)置于襯底上，勢壘層設(shè)置于溝道層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，柵極設(shè)置于勢壘層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)。第一電極、第二電極、第三電極與第四電極設(shè)置于勢壘層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，沿平行于襯底的第一方向，第一電極與第二電極設(shè)置于柵極的相對兩側(cè)，沿平行于襯底的第二方向，第三電極與第四電極設(shè)置于柵極的相對兩側(cè)。其中第二方向與第一方向相交叉。通過在柵極上施加電壓，降低材料中載流子濃度，并且通過調(diào)整施加在柵極上的電壓大小，調(diào)控材料中載流子濃度大小，從而實(shí)現(xiàn)對霍爾傳感器靈敏度的調(diào)控。

技術(shù)研發(fā)人員：劉云鵬,孫劍文,卓啟明,于雨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥美鎵傳感科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2