[发明专利]具有石墨烯探测层的霍尔效应传感器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月16日提交的第61/891,484号美国临时申请的权益。

技术领域

各种实施例主要涉及具有石墨烯探测层的霍尔效应传感器和用于制造所述霍尔效应传感器的方法，该石墨烯探测层在选择用于在BiCMOS工艺中集成的情况下以各种各样的几何结构实现。

背景技术

当磁场垂直于电流定向时，会出现所谓的“霍尔效应”。磁场生成跨越导体的电势差，叫做霍尔电压，其方向与磁场方向和电流流动方向都垂直。通过测量霍尔电压，可以确定磁场分量的大小。典型的霍尔传感器通常包括有电流流过的导电材料的条或者板。当板被放置在磁场中使得磁场分量垂直于该板时，在板中生成霍尔电压，霍尔电压的方向与磁场方向和电流流动方向都垂直。利用当前技术制造的半导体霍尔效应传感器通常包括由硅制成的传感元件。这些器件的磁灵敏度直接涉及用于构建该传感元件的材料的电子迁移率μ，并且受该材料的电子迁移率限制。硅通常具有近似1500cm²/(V·s)的电子迁移率。相比之下，石墨烯可以具有在4500-40000cm²/(V·s)范围内的电子迁移率。因此，使用由石墨烯构建的传感元件的霍尔效应器件将具有比通常的硅基器件高得多的磁灵敏度。

发明内容

根据各种实施例，公开了一种用于形成具有石墨烯探测层的霍尔传感器的方法。所述方法可以包括：提供衬底；在所述衬底上形成金属籽晶层；以及在所述金属籽晶层上形成石墨烯探测层。所述石墨烯探测层可以根据给定应用的规格和需求，用各种几何构型实施。所述方法也可以包括配置所述石墨烯层的形貌使得形成全3D霍尔传感器。

附图说明

在附图中，贯穿所有不同视图，同样的参考标号通常指代相同的部件。附图不一定是按比例的，而是通常着重于说明本发明的原理。在下面的描述中，参照下列附图描述本发明的各种实施例，其中：

图1A至图1J示出根据各种实施例的形成霍尔效应传感器的方法的透视流程图(perspective progression)以及霍尔效应传感器的几种实施例；

图2A至图2E示出根据各种实施例的形成霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及霍尔效应传感器的几种附加实施例；

图3A至图3C描绘霍尔效应传感器的各种其它可能的特征和实施例；

图4在截面图和顶视图二者中描绘其中封装传感元件的霍尔效应传感器的潜在实施例；

图5A至图5C在截面图和顶视图二者中描绘形成霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及霍尔效应传感器的几种实施例；

图6A和图6B图示可以实施于图4中示出的霍尔效应传感器的附加步骤和/或特征；

图7A和图7B图示可以实施于图5A至图5C中示出的霍尔效应传感器的附加步骤和/或特征；

图8A至图8D示出根据各种实施例的形成霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及霍尔效应传感器的几个附加实施例；

图9A和图9B描绘根据各种实施例的形成3D霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及3D霍尔效应传感器的透视实施例；

图10A至图10C描绘根据各种实施例的形成3D霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及3D霍尔效应传感器的透视实施例；

图11A至图11C描绘根据各种实施例的形成3D霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及3D霍尔效应传感器的透视实施例。

具体实施方式

下面的具体描述参照附图，附图通过图示的方式展示其中可以实施本发明的具体细节和实施例。

“示例性”一词在这里用于表示“用作示例、实例、或者说明”。这里描述为“示例性”的任何实施例或者设计不一定被解释为相比于其它实施例或者设计是优选的或者是有利的。

关于形成在侧面或者表面“上方”的沉积材料所使用的“上方”一词，可以在这里用于表示所述沉积材料可以“直接地”形成于所指侧面或者表面上，例如与所指的面或者表面直接接触。关于形成在侧面或者表面“上方”的沉积材料所使用的“上方”一词，可以在这里用于表示所述沉积材料可以“间接地”形成于所指侧面或者表面上，其中一个或者更多附加层被布置在所指侧面或者表面与所述沉积材料之间。