[发明专利]一种二维电子气结构的霍尔元件及其制备方法

权利要求书

1.一种二维电子气结构的霍尔元件，其特征在于，该霍尔元件采用十字叉指结构，电极位于该十字叉指结构的四个角上。

2.根据权利要求1所述的二维电子气结构的霍尔元件，其特征在于，所述电极为欧姆接触的金属电极，分别为第一输入电极(1)、第二输出电极(2)、第三输入电极(3)和第四输出电极(4)，在第一输入电极(1)和第三输入电极(3)上加输入电流时，在第二输出电极(2)和第四输出电极(4)上将会产生感应电动势。

3.根据权利要求1所述的二维电子气结构的霍尔元件，其特征在于，该霍尔元件的整个外观图形为方形。

4.一种二维电子气结构的霍尔元件的外延材料结构，其特征在于，该外延材料结构是在蓝宝石衬底上生长的二维电子气多层复合结构，该二维电子气多层复合结构包括在蓝宝石衬底上依次生长的AlN过渡层、GaN层、高迁移率GaN层、AlN插入层、AlGaN层和GaN帽层，其中，AlN过渡层的厚度范围为50nm～500nm，GaN层的厚度范围为0.5μm～4μm，高迁移率GaN层的厚度范围为50nm～1μm，AlN插入层的厚度范围为0～10nm，AlGaN层的厚度范围为10nm～50nm，GaN帽层的厚度范围为1nm～5nm。

5.根据权利要求4所述的二维电子气结构的霍尔元件的外延材料结构，其特征在于，该二维电子气多层复合结构具有一导电沟道，该导电沟道是位于所述高迁移率GaN与所述AlN插入层的交界面的薄层二维电子气。

6.一种二维电子气结构的霍尔元件的制备方法，其特征在于，包括：

在外延材料结构上制作欧姆接触金属；

对制作有欧姆接触金属的外延材料结构进行台面刻蚀；以及

对进行台面刻蚀的外延材料结构进行表面钝化。

7.根据权利要求6所述的二维电子气结构的霍尔元件的制备方法，其特征在于，在制作欧姆接触金属的步骤中，所述外延材料结构是在蓝宝石衬底上生长的二维电子气多层复合结构，该二维电子气多层复合结构包括在蓝宝石衬底上依次生长的AlN过渡层、GaN层、高迁移率GaN层、AlN插入层、AlGaN层和GaN帽层，其中，AlN过渡层的厚度范围为50nm～500nm，GaN层的厚度范围为0.5μm～4μm，高迁移率GaN层的厚度范围为50nm～1μm，AlN插入层的厚度范围为0～10nm，AlGaN层的厚度范围为10nm～50nm，GaN帽层的厚度范围为1nm～5nm。

8.根据权利要求6所述的二维电子气结构的霍尔元件的制备方法，其特征在于，所述在外延材料结构上制作欧姆接触金属，包括：

对外延材料结构进行清洗，在外延材料结构上涂敷厚度大于1.5μm的反转光刻胶AZ5214E，对该反转光刻胶进行光刻形成含有欧姆接触图形的光刻胶掩膜，然后在120度烘箱中烘干10分钟；

采用电子束蒸发方法在该光刻胶掩膜上蒸镀金属，然后采用剥离工艺形成欧姆接触金属，该欧姆接触金属为Ti/Al/Ni/Au的复合结构；以及

使用快速退火炉对欧姆接触金属进行合金。

9.根据权利要求8所述的二维电子气结构的霍尔元件的制备方法，其特征在于，所述使用快速退火炉对欧姆接触金属进行合金的步骤中，所述合金温度为750～900摄氏度，时间为30～90秒。

10.根据权利要求6所述的二维电子气结构的霍尔元件的制备方法，其特征在于，所述对制作有欧姆接触金属的外延材料结构进行台面刻蚀，包括：

在制作有欧姆接触金属的外延材料结构上涂敷光刻胶，对该光刻胶依次进行光刻、显影和坚膜，形成刻蚀掩膜；

使用感应耦合等离子刻蚀机对形成刻蚀掩膜的外延材料结构进行台面刻蚀，完全刻蚀该外延材料结构的高迁移率GaN层；以及

去除光刻胶掩膜，清洗吹干。