[发明专利]一种具有超高三维磁场探测灵敏度的磁传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种具有超高三维磁场探测灵敏度的磁传感器，其特征在于，在衬底上外延生长石墨烯层，所述衬底下表面设有用于感测平行于器件表面磁场的垂直型霍尔传感器，所述石墨烯层上表面设有用于感测垂直于器件表面磁场的“十”字水平型霍尔传感器；所述垂直型霍尔传感器整体为“十”字形，“十”字横向依次设置公共端电极V3、感测电极H3、信号输入端V0、感测电极H4、公共端电极V4，“十”字纵向依次设置公共端电极V3’、感测电极H3’、所述信号输入端V0、感测电极H4’、公共端电极V4’，“十”字横向与纵向交接处为所述信号输入端V0；所述“十”字水平型霍尔传感器的“十”字四端分别设置信号输入电极V1、信号输入电极V2、感测电极H1、感测电极H2，所述信号输入电极V1与信号输入电极V2相对设置，所述感测电极H1与感测电极H2相对设置；所述信号输入电极V1与信号输入电极V2同时与所述衬底和石墨烯层接触连接；

制作步骤如下：

S1、准备衬底材料，对衬底材料进行氢刻蚀处理，平整表面，在衬底表面刻蚀出纳米量级的台阶，用丙酮、乙醇、去离子水、盐酸依次去除衬底表面的有机物、氧化物；

S2、控制外延生长工艺系统的环境温度和真空度，利用高温热解工艺外延生长石墨烯；

S3、外延生长好的样品经过光刻显影后，利用感应耦合等离子体刻蚀法对衬底进行刻蚀，外延石墨烯用氧等离子体刻蚀法刻蚀多余材料形成沟道；

S4、光刻显影后用电子束蒸发系统沉积复合金属，衬底表面利用退火工艺形成欧姆接触，然后在石墨烯表面光刻显影后沉积复合金属，形成正面欧姆接触；

S5、采用等离子体增强化学气相淀积法、磁控溅射法、原子层沉积法、电子束蒸发法其中任意一种方式淀积介质层进行器件钝化；

S6、对电极处钝化层进行光刻并腐蚀形成窗口，采用磁控溅射法、电子束蒸发法、热蒸发法任意一种方法在电极处沉积金属，制作焊盘并进行引线。

2.如权利要求1所述的具有超高三维磁场探测灵敏度的磁传感器，其特征在于，所述衬底是SiC。

3.如权利要求1所述的具有超高三维磁场探测灵敏度的磁传感器，其特征在于，所述公共端电极V3、感测电极H3、信号输入端V0、感测电极H4、公共端电极V4、公共端电极V3’、感测电极H3’、感测电极H4’、公共端电极V4’、信号输入电极V1、信号输入电极V2、感测电极H1、感测电极H2的形状是矩形、梯形或者圆形。

4.如权利要求1所述的具有超高三维磁场探测灵敏度的磁传感器，其特征在于，所述公共端电极V3和公共端电极V4关于信号输入端V0中心对称，所述感测电极H3和感测电极H4关于信号输入端V0中心对称。

5.如权利要求1所述的具有超高三维磁场探测灵敏度的磁传感器,其特征在于，所述衬底是4H-SiC或6H-SiC。

6.如权利要求1所述的具有超高三维磁场探测灵敏度的磁传感器,其特征在于，步骤S2中，首先将放置SiC衬底的石墨坩埚快速升温至1200℃；再缓慢升温至热解温度1400℃～1800℃；最后保持固定热解温度30min-150min，使表面碳原子重组。

7.如权利要求1所述的具有超高三维磁场探测灵敏度的磁传感器,其特征在于，步骤S3中，SiC衬底台面刻蚀深度为50nm～800nm。