[发明专利]制造化合物半导体霍尔元件的方法

说明书

本发明的实施例公开了一种制造化合物半导体霍尔元件的方法。所述方法包括在半导体单晶衬底上外延生长化合物半导体材料膜，作为所述化合物半导体霍尔元件的磁感应功能层；在化合物半导体材料膜和基板的至少一个的表面上涂覆粘结层，并通过粘结层将化合物半导体材料膜与基板面对面键合在一起；选择性移除半导体单晶衬底和化合物半导体材料膜的一部分，并且通过图形化工艺来形成磁感应部；在磁感应部的周边形成电极部；在磁感应部和电极部的至少一部分上形成一保护层并且暴露出电极部的金属接触区域。该磁感应部的迁移率高和方块电阻高，从而该化合物半导体霍尔元件的灵敏度高和功耗低。

技术领域

本申请公开内容涉及半导体技术领域，尤其涉及一种制造化合物半导体霍尔元件的方法。

背景技术

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。所谓霍尔效应，是指当磁场作用于金属导体、半导体中的载流子时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一个附加电场，从而在半导体两端产生横向电位差的物理现象。根据霍尔效应做成的霍尔器件，能够以磁场为工作媒介，将物体的运动参量转变为电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。

期望用于制造霍尔元件的磁感应部的化合物半导体材料GaAs、InSb以及InAs等具有高的载流子迁移率，从而具有高的霍尔磁感应灵敏度。通常，采用蒸镀或异质外延方法来制备InSb这样的半导体材料。然而，由于InSb半导体材料与异质衬底之间存在明显的晶格失配问题，因此异质外延制备出的InSb半导体材料膜在厚度较薄的情况下迁移率都不理想，最佳的迁移率也不会超过50000cm²/Vs。

一方面，如果异质外延生长的半导体材料膜厚度比较薄，那么半导体材料膜的质量则较差，迁移率太低而达不到预期要求；另一方面，如果增加半导体材料膜的厚度，则迁移率会变好，但是此时半导体材料膜的方块电阻会降低，这对于控制霍尔元件的功耗来说是不利的。

发明内容

鉴于上述，对于一种具有高迁移率并且同时具有较高的方块电阻的化合物半导体材料膜的霍尔元件存在迫切需要。

为了解决现有技术中存在的上述问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种制造化合物半导体霍尔元件的方法，其中用于制造化合物半导体霍尔元件的磁感应部的化合物半导体材料膜不但具有高的迁移率而且同时也具有高的方块电阻。

根据本申请的一个方面，提供了一种制造化合物半导体霍尔元件的方法，包括：

在半导体单晶衬底上外延生长化合物半导体材料膜，作为所述化合物半导体霍尔元件的磁感应功能层；

在化合物半导体材料膜和基板的至少一个的表面上涂覆粘结层，并通过粘结层将化合物半导体材料膜与基板面对面键合在一起；

选择性移除半导体单晶衬底和化合物半导体材料膜的一部分，并且通过图形化工艺来形成磁感应部；

在磁感应部的周边形成电极部；

在磁感应部和电极部的至少一部分上形成一保护层并且暴露出电极部的金属接触区域。

在一些实施例中，所述外延生长的化合物半导体材料膜包括第一部分和位于第一部分之上的第二部分，其中所述第二部分的迁移率大于第一部分的迁移率。

在一些实施例中，移除化合物半导体材料膜的一部分包括移除化合物半导体材料膜的第一部分。

在一些实施例中，通过粘结剂层将化合物半导体材料膜与基板面对面键合在一起包括：通过键合机借助于粘结层中的粘结剂将基板与化合物半导体材料膜键合在一起。

在一些实施例中，选择性地移除半导体单晶衬底包括通过机械研磨或化学腐蚀的方式移除半导体单晶衬底。

在一些实施例中，所述化学腐蚀的溶液包括磷酸和双氧水混合溶液或者盐酸溶液。