本實用新型涉及傳感領(lǐng)域，具體涉及一種高靈敏度砷化銦霍爾元件。

背景技術(shù)：

霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，一般用于檢測磁場及其變化?；魻栐撵`敏度和材料的遷移率密切相關(guān)。為了進一步提升霍爾元件的靈敏度，人們采用化合物半導(dǎo)體替代硅，獲得了性能非常優(yōu)異的霍爾元件。

銻化銦霍爾元件靈敏度最高，其體材料的遷移率達到78000cm²/Vs，但是銻化銦的禁帶寬度窄，可導(dǎo)致其霍爾元件的溫度系數(shù)非常差，限制了它的應(yīng)用范圍。而砷化鎵霍爾元件與之相反，其溫度系數(shù)非常優(yōu)異，但是靈敏度偏低。砷化銦霍爾元件，則兼具兩者的有點，從而廣泛吸引人們的關(guān)注。

然而，采用外延方法制備砷化銦薄膜時，因為缺少與之晶格匹配的低成本襯底，難以制備高質(zhì)量的薄膜，從而導(dǎo)致砷化銦薄膜遷移率偏低，進而降低霍爾元件的靈敏度。為了獲得高遷移率的砷化銦薄膜，傳統(tǒng)方法采用砷化鎵襯底，在其上生長摻雜的砷化銦材料，可以獲得遷移率超過12000cm²/Vs的薄膜，從而基本滿足砷化銦霍爾元件的應(yīng)用需求。但是，因為砷化鎵和砷化銦材料存在7％的晶格失配，在離砷化鎵和砷化銦界面較近的區(qū)域內(nèi)，存在大量的失配位錯，降低了材料整體的遷移率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，本實用新型所要解決的是現(xiàn)有砷化銦霍爾元件中，由于砷化銦遷移率低影響其性能的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實用新型提供一種霍爾元件，包括依次層疊設(shè)置的襯底、P型砷化銦層、N型砷化銦層。

可選地，所述P型砷化銦層的厚度為20nm～1000nm；

可選地，所述N型砷化銦層厚度為100nm-1000nm。

可選地，還包括形成在所述N型砷化銦層上的電極。

本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

本實用新型提供一種霍爾元件，包括依次層疊設(shè)置的襯底、P型砷化銦層、N型砷化銦層。因為砷化銦層為N型摻雜，P型砷化銦層為過渡層，從而在兩者界面處形成一個空間電荷區(qū)，而霍爾元件中的電極只接觸N型區(qū)域，因此，在霍爾元件工作過程中，P型砷化銦層是不參與導(dǎo)通的。從而，P型砷化銦層中的缺陷不會影響器件性能。而N型功能層直接生長在P型砷化銦層上，缺陷密度大幅減小，從而材料的遷移率大幅增加，進而使得霍爾元件靈敏度得到極大改善。

附圖說明

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中

圖1是本實用新型實施例所述的霍爾元件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例所述的霍爾元件俯視圖；

圖中附圖標記表示為：1-襯底、2-P型砷化銦層、3-N型砷化銦層、4-電極。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進一步地詳細描述。

本實用新型可以以許多不同的形式實施，而不應(yīng)該被理解為限于在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本實用新型的構(gòu)思充分傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本實用新型將僅由權(quán)利 要求來限定。在附圖中，為了清晰起見，會夸大層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。應(yīng)當理解的是，當元件例如層、區(qū)域或基板被稱作“形成在”或“設(shè)置在”另一元件“上”時，該元件可以直接設(shè)置在所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。相反，當元件被稱作“直接形成在”或“直接設(shè)置在”另一元件上時，不存在中間元件。

實施例

本實施例提供一種霍爾元件，如圖1和圖2所示：包括依次層疊設(shè)置的襯底1、P型砷化銦層2、N型砷化銦層3，以及形成在N型砷化銦層3上的電極4。

因為N型砷化銦層3為N型摻雜，P型砷化銦層2為過渡層，從而在兩者界面處形成一個空間電荷區(qū)，而霍爾元件中的電極只接觸N型區(qū)域，因此，在霍爾元件工作過程中，P型砷化銦層2是不參與導(dǎo)通的。從而，P型砷化銦層2中的缺陷不會影響器件性能。而N型功能層直接生長在P型砷化銦層2上，缺陷密度大幅減小，從而材料的遷移率大幅增加，進而使得霍爾元件靈敏度得到極大改善。

P型砷化銦層2的厚度為20nm～1000nm；N型砷化銦層3厚度為100nm-1000nm。N型砷化銦層3的摻雜元素為硅和/或碲和/或硫；襯底1為砷化鎵襯底；電極4為金屬電極或石墨烯電極。

作為本實用新型的一個實施例，本實施例中，P型砷化銦層2的厚度為100nm；N型砷化銦層3厚度為500nm；N型砷化銦層3的摻雜元素為硅；電極4為Mo電極。

本實施例還提供一種霍爾元件的制備方法，包括如下步驟：

S1、在襯底1上形成P型砷化銦層2；

襯底1為砷化鎵襯底，P型砷化銦層2通過外延生長工藝或化學氣相沉積工藝制備，如分子束外延工藝(MBE)或金屬有機化學氣相沉積工藝(MOCVD)等。

作為本實用新型的一個實施例，本實施例中，P型砷化銦層2采用金屬有機化學氣相沉積工藝制備，生長方法為：以砷烷(AsH₃)或叔丁基砷(TBAs)為砷源、三甲基銦(TMIn)為銦源、二乙基鋅(DEZn)或者二茂鎂(Cp₂Mg)為摻雜源，氫氣(H₂)為載氣，生長溫度為450℃-600℃，壓力為20-500mbar，V/III比為5-200，進行生長。

作為本實用新型的可變換實施例，P型砷化銦層2的制備方法還可以為：以固態(tài)砷(As₄)為砷源、固態(tài)銦為銦源、固態(tài)鈹或固態(tài)鋅或固態(tài)鎂為摻雜源，生長溫度300℃-550℃，壓力為1E-10Torr，V/III比為1-100，進行生長。

S2、在P型砷化銦層2上形成N型砷化銦層3。

N型砷化銦層3通過外延生長工藝或化學氣相沉積工藝制備，如分子束外延工藝(MBE)或金屬有機化學氣相沉積工藝(MOCVD)等。

作為本實用新型的一個實施例，本實施例中，N型砷化銦層3的生長方法為：以砷烷(AsH₃)或叔丁基砷(TBAs)為砷源、三甲基銦(TMIn)為銦源、硅烷(SiH₄)或乙硅烷(Si₂H₆)為摻雜源，氫氣(H₂)為載氣，生長溫度為450℃-600℃，壓力為20-500mbar，V/III比為5-200，進行生長。

作為本實用新型的可變換實施例，P型砷化銦層的制備方法還可以為：以固態(tài)砷(As₄)為砷源，固態(tài)銦為銦源，固態(tài)硅為摻雜源，生長溫度300℃-550℃，背景壓力為1E-10Torr，V/III比為1-100，進行生長。

本實施例提供的霍爾元件的制備方法，還包括：

S3、通過臺面刻蝕工藝，對P型砷化銦層2和N型砷化銦層3進行圖案化，形成霍爾元件圖案。

S4、在N型砷化銦層3上形成電極4，并進行鈍化。

S5、進行器件封裝。

步驟S3、S4、S5均同現(xiàn)有技術(shù)，本實施例不再贅述。

對本實施例中N型砷化銦層3進行測試，遷移率為16500cm²/Vs。

對比例

本對比例提供一種霍爾元件，其結(jié)構(gòu)與制備方法同實施例，唯一不同的是，本對比例所述的霍爾元件中未設(shè)置P型砷化銦層。

對本對比例中N型砷化銦層進行測試，遷移率為11000cm²/Vs。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。