[发明专利]基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是指基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器及其制作方法

背景技术

电子迁移率越高越可以提高半导体磁敏型传感器的灵敏度，其输出功率是和电子迁移率平方成正比的，二维电子气材料是基于调制掺杂实现载流子和电离施主在空间上分离，从而实现高电子迁移率的异质结构，其基本结构是由两层具有不同禁带宽度的半导体材料组成，一种是高掺杂的宽禁带材料，另一种是不掺杂的窄禁带材料。为使费米能级达到同一水平，电子从宽禁带材料向窄禁带材料转移，在宽禁带的一侧形成电子的耗尽层，产生强电场，从而导致窄带材料的能带发生弯曲，形成一个类三角形势阱，在窄禁带一侧积累的电子便束缚在这个势阱中。三角形势阱中的电子在垂直界面的方向上运动是量子化的，而在平行于界面的方向上电子运动是自由的，所以是一种二维电子气体系。由于电子远离电子杂质散射影响，因此可以获得非常高的电子迁移率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器及其制作方法，该种结构的半导体磁敏型传感器采用独创的大失配外延技术优化生长，使得薄膜材料可以获得极高的电子迁移率，有效提高了半导体磁敏型传感器的灵敏度。

本发明提供一种基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器，包括：

一衬底，为半绝缘GaAs衬底或者半绝缘Si衬底；

一复合缓冲层，该复合缓冲层为十字结构，该复合缓冲层生长在衬底上的中间部位；

一下势垒层，该下势垒层生长在十字结构的复合缓冲层上；

一下掺杂层，该下掺杂层生长在十字结构下势垒层上；

一下隔离层，该下隔离层生长在十字结构的下掺杂层上；

一沟道层，该沟道层生长在十字结构下隔离层上；

一上隔离层，该上隔离层生长在十字结构沟道层上；

一上掺杂层，该上掺杂层生长在十字结构上隔离层上；

一上势垒层，该上势垒层生长在十字结构上掺杂层上；

一帽层，该帽层生长在十字结构上势垒层上；

欧姆接触电极，制作在十字结构的帽层的四端部的上面。。

本发明还提供一种基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器的制作方法，包括以下步骤：

步骤1：取一衬底，为半绝缘GaAs衬底或者半绝缘Si衬底；

步骤2：在衬底上依次生长一复合缓冲层、下势垒层、下掺杂层、下隔离层、沟道层、上隔离层、上掺杂层、上势垒层和帽层，形成外延片；

步骤3：将外延片退火，退火温度为150-250℃；

步骤4：涂光刻胶，对外延片的表面进行光刻，形成十字图形；

步骤5：干法刻蚀或者湿法腐蚀，按照图形腐蚀掉外延片四角的部分，使其中间部分成为十字结构，腐蚀深度到达衬底的表面，去除残余的光刻胶；

步骤6：再涂光刻胶，光刻外延片，形成新的图形，在外延片上蒸镀金属；

步骤7：剥离金属，在N₂保护下退火，使十字结构帽层的四端部的上面形成欧姆接触电极，完成器件的制备。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中：

图1是本发明的基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器结构示意图；

图2是本发明的基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器的复合缓冲层21的结构示意图；

图3是本发明的基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器的复合缓冲层22的结构示意图；

图4是本发明的基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器的复合缓冲层23的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，本发明提供一种基于二维电子气材料的半导体磁敏型传感器，包括：

一衬底10，为半绝缘GaAs衬底或者半绝缘Si衬底(参阅图1)；