[发明专利]霍尔元件及霍尔元件的制备方法

说明书

霍尔元件及霍尔元件的制备方法，涉及传感器技术领域。本发明是为了解决现有MEMS或IC工艺制作的霍尔元件由于引出电极不对称性和半导体材料的不均匀性导致的霍尔元件输出非线性和零点失调的问题。本发明所述霍尔元件包括一个八边形的霍尔功能层，所述八边形相对的两边长度相同且相互平行，霍尔功能层互不相邻的四条边上分别连接有一个电极，每个电极均设有电气连接端，其中两个电极的电气连接端作为霍尔元件的电压输入端，剩余两个电极的电气连接端作为霍尔元件的电压输出端。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及霍尔元件。

背景技术

磁传感器是把磁场转变为电信号常用的磁传感器之一。最常见的霍尔元件为长条形和十字形结构。现有的MEMS或IC工艺制作的霍尔元件引出电极不对称性和半导体材料的不均匀性会导致霍尔元件的输出非线性和零点失调，比如在工艺中光刻的掩膜版未对准可能会导致电极的不对称，而掺杂或离子注入浓度的分布不均则会导致整个器件电阻、电导率的分布不均。

发明内容

本发明是为了解决现有MEMS或IC工艺制作的霍尔元件由于引出电极不对称性和半导体材料的不均匀性导致的霍尔元件输出非线性和零点失调的问题，现提供两种霍尔元件及一种霍尔元件的制备方法。

第一种霍尔元件包括一个八边形的霍尔功能层，所述八边形相对的两边长度相同且相互平行，霍尔功能层互不相邻的四条边上分别连接有一个电极，每个电极均设有电气连接端，其中两个电极的电气连接端作为霍尔元件的电压输入端，剩余两个电极的电气连接端作为霍尔元件的电压输出端。

第二种霍尔元件包括：两个层结构，每个层结构均包括一个八边形的霍尔功能层，所述八边形相对的两边长度相同且相互平行，霍尔功能层互不相邻的四条边上分别连接有一个电极，每个电极均设有电气连接端，其中两个电极的电气连接端作为霍尔元件的电压输入端，剩余两个电极的电气连接端作为霍尔元件的电压输出端；两个层结构层叠、且分别位于两个层结构上的两个相邻的电机之间相互交错。

上述两种霍尔元件的霍尔功能层的四条边上分别注入有欧姆接触区，电极通过欧姆接触区与霍尔功能层相连。

上述两种霍尔元件的霍尔功能层的材料为衬底硅、SOI顶层硅或外延硅薄膜；电极的电气连接端为金属引线，电极的材料为金、铬、铂、钛中的一种金属、或多种金属的复合金属或合金。

上述两种霍尔元件的还包括基底和钝化层，霍尔功能层位于基底上方，钝化层覆盖在霍尔功能层的外表面，钝化层还填充在霍尔功能层与基底之间的缝隙中。

上述两种霍尔元件的基底的材料为硅、玻璃、SOI、GaAs、InP或碳化硅；钝化层的材料为氧化硅、氧化铝、氮化硅或氮氧化硅。

霍尔元件的制备方法，该方法具体为：

在基底上采用光刻、刻蚀或离子注入工艺形成八边形的霍尔功能层，所述八边形相对的两边长度相同且相互平行，所述霍尔功能层的四条边上分别设有一个电极连接孔，所述四条边互不相邻，

采用光刻和刻蚀工艺清除电极连接孔的氧化层，

采用磁控溅射和/或热蒸发工艺在霍尔功能层和电极连接孔表面覆盖金属层，

采用光刻、刻蚀和合金工艺将金属层图形化形成引线和电极。

进一步的，在形成霍尔功能层之后，采用光刻和离子注入工艺在霍尔功能层互不相邻的四条边上分别实现欧姆接触区的掺杂。

进一步的，在形成引线和电极之后，采用氧化、LPCVD、PECVD、MOCVD方式中的一种或多种在霍尔功能层和电极表面覆盖钝化层。

进一步的，在所有步骤前，首先对基底进行清洗和热氧化，所述基底为SOI硅片或N型硅片。