[发明专利]一种霍尔元件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种霍尔元件及其制备方法，其中霍尔元件包括磁性基板，石墨烯功能层，电极和磁芯，其中：石墨烯功能层沉积在磁性基板的上方；电极设置在石墨烯功能层上方的电极区域；磁芯设置在石墨烯功能层上方的功能区域。将石墨烯材料直接制备在磁性基板上，使石墨烯霍尔元件的工艺简单化，性能和良率提升；石墨烯霍尔元件采用两层磁性材料进行聚磁，进一步提升灵敏度，而因为石墨烯材料本身厚度非常薄，而整个工艺过程中，只用到一层胶黏剂层，两层磁性材料的间距小，聚磁效果增加一倍以上。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种霍尔元件及其制备方法。

背景技术

目前市面上的高灵敏度霍尔元件，一般采用InSb材料，因其具有很高的迁移率(最高可达78000cm²/Vs)。在霍尔元件薄膜的上下两侧加装磁性材料作为聚磁装置，进一步提升霍尔元件的灵敏度。考虑到晶格失配的影响，在目前的高灵敏度InSb霍尔元件的制造工艺中，InSb薄膜只能采用蒸发的方式，制备于云母片上，然后再将InSb薄膜，从云母片上转移至磁性基板上。

在整个制造过程中，由蒸发方式制备得到的InSb薄膜致密性较差，孔隙、裂纹等缺陷较多，质量不太高。而且在转移过程中，InSb薄膜非常容易受损，从而降低良率，影响器件灵敏度。另外，InSb薄膜一般厚度为1μm，加上转移至磁性基板上所需要的胶黏剂层厚度，以及第二块磁性材料与霍尔元件粘附所用胶黏剂层厚度，两块磁性材料之间有10-20μm的间隔，这会使两块磁性材料的聚磁作用减弱。另外，由于InSb霍尔元件的温度稳定性非常差，其灵敏度受温度影响非常显著。

石墨烯作为一种新型的二维材料，具有制备霍尔元件的优势：首先，石墨烯材料具有极高的迁移率，最高可达200000cm²/Vs，是InSb材料的3倍；其次，石墨烯作为单原子层材料，具有最薄的厚度，理论厚度仅为0.335nm，从而具有非常高的霍尔灵敏度；第三，石墨烯材料具有非常优越的温度稳定性。现有技术中也有将石墨烯材料应用于霍尔元件的例子。但是石墨烯材料同样存在制备方式较困难，同时，由于石墨烯材料为单原子层结构，在石墨烯薄膜转移等工艺制程中，非常容易受损，从而使材料和霍尔元件的质量无法得到保障的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种霍尔元件及其制备方法，以解决现有技术的霍尔元件薄膜转移等工艺制程中，薄膜容易受损，从而影响到霍尔元件质量的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种霍尔元件，包括磁性基板，石墨烯功能层，电极和磁芯，其中：石墨烯功能层沉积在磁性基板的上方；电极设置在石墨烯功能层上方的电极区域；磁芯设置在石墨烯功能层上方的功能区域。

可选地，还包括设置在磁性基板与石墨烯功能层之间的绝缘层。

可选地，磁性基板的材料为MnZn合金或NiZn合金。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种霍尔元件制备方法，包括：选取磁性基板；在磁性基板上方形成石墨烯层；对石墨烯层进行图案化，形成台面图形；在台面图形的电极区域上形成电极；在台面图形的功能区域上安装磁芯。

可选地，磁性基板的材料为MnZn合金或NiZn合金。

可选地，还包括在磁性基板与石墨烯层之间设置绝缘层的步骤。

可选地，石墨烯层通过化学气相沉积法制备。

可选地，在台面图形的功能区域上安装磁芯的步骤包括：在台面图形的功能区涂敷胶黏剂层；将磁芯固定于胶黏剂层上。

可选地，对石墨烯层进行图案化，形成台面图形的步骤包括：在石墨烯层上形成光刻胶层，并对光刻胶层进行图案化，得到光刻图案；以光刻图案为掩膜，用干法刻蚀工艺去除多余的石墨烯材料；除去光刻图案。

本发明实施例技术方案，具有以下优点：