CN107946458B - 霍尔器件的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种霍尔器件的形成方法，首先对形成霍尔器件的衬底进行检测，检测出所述衬底的掺杂浓度，再指定霍尔器件的电阻范围，然后根据指定的霍尔器件的电阻范围和所述衬底的掺杂浓度选择离子注入浓度的范围，采用所述离子注入浓度的范围中的任意一个值，对所述衬底进行离子注入；采用所述衬底制成霍尔器件。通过检测衬底的掺杂浓度，适应性调整离子注入的浓度，使所述霍尔器件的电阻保持在指定的电阻范围之内，减小了阻值漂移问题，提高的霍尔器件的精度和灵敏度。

Description

霍尔器件的形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种霍尔器件的形成方法。
背景技术
霍尔器件是应用霍尔效应的半导体，一般用于电机中测定转子转速，如录像机的磁鼓，电脑中的散热风扇等，是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。根据霍尔效应做成的霍尔器件，是以磁场为工作媒体(通过检测磁场变化，转变为电信号输出)，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。
霍尔器件的电阻直接影响其精度和灵敏度，现有的形成霍尔器件的方法无法将霍尔器件的电阻维持在一个较为稳定的水平，形成的霍尔器件电阻值漂移巨大，对器件的性能和良率造成了极大的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种霍尔器件的形成方法，以解决现有技术中形成的霍尔器件电阻值漂移大，器件的性能和良率低等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种霍尔器件的形成方法，所述霍尔器件的形成方法包括：
提供衬底，检测出所述衬底的掺杂浓度；
指定霍尔器件的电阻范围；
根据所述霍尔器件的电阻范围和所述衬底的掺杂浓度选择离子注入浓度的范围；
在所述离子注入浓度的范围中，对所述衬底进行离子注入；
采用所述衬底制成霍尔器件。
可选的，当所述衬底的掺杂浓度固定时，所述离子注入浓度越大，所述霍尔器件的电阻越小；当所述衬底的掺杂浓度固定时，所述离子注入浓度越小，所述霍尔器件的电阻越大。
可选的，当所述离子注入浓度固定时，所述衬底的掺杂浓度越大，所述霍尔器件的电阻越小；当所述离子注入浓度固定时，所述衬底的掺杂浓度越小，所述霍尔器件的电阻越大。
可选的，所述衬底的掺杂浓度包括8ohm/cm～12ohm/cm。
可选的，所述离子注入浓度的范围包括2E12/cm2～50E12/cm2。
可选的，对所述衬底注入的离子与所述衬底掺杂的离子相同。
可选的，对所述衬底注入的离子包括硼离子或磷离子。
可选的，对所述衬底进行离子注入的电压包括150Kev～200Kev。
可选的，所述衬底包括硅衬底、锗硅衬底、锑化铟衬底或砷化镓衬底。
可选的，用所述衬底制成霍尔器件的方法包括:
在所述衬底上生长外延层；
在所述外延层上涂布光刻胶，并曝光以形成图形化的光刻胶层；
以所述图形化的光刻胶层为掩膜，去除所述图形化的光刻胶层以外的外延层；
去除所述图形化的光刻胶层；
在所述外延层上形成电极。
发明人通过研究发现，现有的工艺形成霍尔器件时，霍尔器件的电阻阻值漂移巨大(达到25％-30％)，即使采用相同的工艺和条件，霍尔器件的电阻阻值漂移也能达到5％-30％。这在量产的产品中是不允许存在的。发明人通过进一步研究，发现霍尔器件的电阻阻值是由衬底的掺杂浓度和离子注入浓度共同决定的，晶圆代工厂所制造的硅片的衬底掺杂浓度是不固定的，范围一般在8ohm/cm～12ohm/cm，如果对掺杂浓度不同的衬底进行离子注入的浓度也相同，那么最终制造出的霍尔器件的电阻也有很大的差别，必须根据霍尔器件的电阻和衬底的掺杂浓度选择适当的离子注入浓度，最终才会使得形成的霍尔器件的电阻阻值能维持在一个较为稳定的水平。
在本发明提供的霍尔器件的形成方法中，首先对形成霍尔器件的衬底进行检测，检测出所述衬底的掺杂浓度，再指定霍尔器件的电阻范围，然后根据指定的霍尔器件的电阻范围和所述衬底的掺杂浓度选择离子注入浓度的范围，采用所述离子注入浓度的范围中的任意一个值，对所述衬底进行离子注入；采用所述衬底制成霍尔器件。通过检测衬底的掺杂浓度，适应性调整离子注入的浓度，使所述霍尔器件的电阻保持在指定的电阻范围之内，减小了阻值漂移问题，提高的霍尔器件的精度和灵敏度。
附图说明
图1为实施例提供的霍尔器件的形成方法的示意图；
图2-图4为实施例提供的霍尔器件电阻-衬底掺杂浓度的曲线图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参阅图1，其为实施例提供的霍尔器件的形成方法的示意图，如图1所示，所述霍尔器件的形成方法包括：
S1：提供衬底，检测出所述衬底的掺杂浓度；
S2：指定霍尔器件的电阻范围；
S3：根据所述霍尔器件的电阻范围和所述衬底的掺杂浓度选择离子注入浓度的范围；
S4：在所述离子注入浓度的范围中，对所述衬底进行离子注入；
S5：采用所述衬底制成霍尔器件。
首先对形成霍尔器件的衬底进行检测，检测出所述衬底的掺杂浓度，再指定霍尔器件的电阻范围，然后根据指定的霍尔器件的电阻范围和所述衬底的掺杂浓度选择离子注入浓度的范围，采用所述离子注入浓度的范围中的任意一个值，对所述衬底进行离子注入；采用所述衬底制成霍尔器件。通过检测衬底的掺杂浓度，适应性调整离子注入的浓度，使所述霍尔器件的电阻保持在指定的电阻范围之内，减小了阻值漂移问题，提高的霍尔器件的精度和灵敏度。
请参阅图2-图4，其为本实施例提供的霍尔器件电阻-衬底掺杂浓度的曲线图，接下来，将结合图2-图4对本发提供的霍尔器件的形成方法作进一步说明。
首先提供衬底，所述衬底用于在后续工艺中形成霍尔器件，所述衬底优选为硅衬底，也可以是锗硅衬底、锑化铟衬底或砷化镓衬底，或者是绝缘体上的硅衬底、绝缘体上的锗硅衬底等。对所述衬底的掺杂浓度进行检测，可选的，所述衬底的掺杂浓度包括8ohm/cm～12ohm/cm，例如是8ohm/cm、9ohm/cm、10ohm/cm、11ohm/cm和12ohm/cm。当然，所述衬底的掺杂浓度还可以是其他范围，本发明不作限制。
接下来，指定需要采用所述衬底形成的霍尔器件的电阻范围，所述霍尔器件的电阻范围并非固定，可以根据所述霍尔器件实际需要使用的场合和精度要求进行调整。例如：指定所述霍尔器件的电阻范围为4000+500ohm，即最终形成的霍尔器件的电阻在3500ohm-4500ohm之间均为合格的产品。当然也可以指定其他的范围，例如是1500ohm-2000ohm、5000ohm-6000ohm或10000ohm-15000ohm等范围，不限于此。
接着请参阅图2，发明人通过在实际晶圆上做的离子注入浓度和衬底掺杂浓度的交叉实验，通过大量的实验数据拟合出如图2所示的霍尔器件电阻-衬底掺杂浓度的曲线图，曲线1、曲线2、曲线3、曲线4和曲线5分别为当离子注入浓度为2E12/cm2、3E12/cm2、4E12/cm2、5E12/cm2和6E12/cm2时，所述霍尔器件的电阻随衬底掺杂浓度的变化而变化的趋势，从图2中可以看出，当所述衬底的掺杂浓度固定时，所述离子注入浓度越大，所述霍尔器件的电阻越小；反之，所述离子注入浓度越小，所述霍尔器件的电阻越大。当所述离子注入浓度固定时，所述衬底的掺杂浓度越大，所述霍尔器件的电阻越小；反之，所述衬底的掺杂浓度越小，所述霍尔器件的电阻越大。
当所述霍尔器件的电阻范围指定以后，可以根据所述霍尔器件的电阻范围和所述衬底的掺杂浓度选择离子注入浓度的范围，例如，测得所述衬底的掺杂浓度为10ohm/cm，若指定霍尔器件的电阻范围为2000ohm-3000ohm，根据图2看出，离子注入浓度的范围可以选择3E12/cm2-4E12/cm2，采用这一范围内的任意一个离子注入浓度对所述衬底进行离子注入，均可以使形成的霍尔器件的电阻在2000ohm-3000ohm之间。
请参阅图3-图4，为了扩大指定的霍尔器件的电阻范围，发明人通过大量的实验数据，拟合出如3和图4所示的霍尔器件电阻-衬底掺杂浓度的曲线图，曲线6、曲线7、曲线8、曲线9、曲线10和曲线11分别为当离子注入浓度为30E2/cm2、34E2/cm2、40E2/cm2、4E12/cm2、3.4E12/cm2和3.0E12/cm2时，所述霍尔器件的电阻随衬底掺杂浓度的变化而变化的趋势，根据图3可以指定电阻在10000ohm以上霍尔器件的电阻范围，可以看出，其离子注入的浓度较图1来说更大，图4可以指定的霍尔器件的电阻范围更小，精确度更高。当然，本实施例中，霍尔器件电阻-衬底掺杂浓度的曲线图并非只有图2-图4，也可以根据实际情况，采用同样的实验方法得出更多的数据，通过实验数据拟合出更多的曲线，本实施例不再一一说明。
接下来，采用所述衬底掺杂的离子对衬底进行离子注入，例如：所述衬底中掺杂的是磷离子，那么就采用磷离子对所述衬底进行离子注入，所述衬底中掺杂的是硼离子，那么就采用硼离子对所述衬底进行离子注入，也可以是其他的离子，本实施例不作限制。对所述衬底进行离子注入的电压包括150Kev～200Kev，例如是160Kev、170Kev、180Kev和190Kev，本实施例中，采用160Kev的电压对所述衬底注入磷离子。
最后，采用所述衬底形成霍尔器件，具体的，在所述衬底上生长外延层来形成有源层，然后在有源层上涂布光刻胶，并进行曝光以定义出图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层为所需的有源区图形，以所述图形化的光刻胶层为掩膜掩膜，采用化学腐蚀的方法将图形区域外的外延层腐蚀干净，得到形状符合要求的有源区，去除所述图形化的光刻胶层，再在外延层上蒸镀上金属电极就形成了霍尔器件。
综上，在本发明实施例提供霍尔器件的形成方法中，首先对形成霍尔器件的衬底进行检测，检测出所述衬底的掺杂浓度，再指定霍尔器件的电阻范围，然后根据指定的霍尔器件的电阻范围和所述衬底的掺杂浓度选择离子注入浓度的范围，采用所述离子注入浓度的范围中的任意一个值，对所述衬底进行离子注入；采用所述衬底制成霍尔器件。通过检测衬底的掺杂浓度，适应性调整离子注入的浓度，使所述霍尔器件的电阻保持在指定的电阻范围之内，减小了阻值漂移问题，提高的霍尔器件的精度和灵敏度。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种霍尔器件的形成方法，其特征在于，所述霍尔器件的形成方法包括：
提供衬底，检测出所述衬底的掺杂浓度；
指定霍尔器件的电阻范围；
根据所述霍尔器件的电阻范围和所述衬底的掺杂浓度选择离子注入浓度的范围；
在所述离子注入浓度的范围中，对所述衬底进行离子注入；
采用所述衬底制成霍尔器件。
2.如权利要求1所述的霍尔器件的形成方法，其特征在于，当所述衬底的掺杂浓度固定时，所述离子注入浓度越大，所述霍尔器件的电阻越小；当所述衬底的掺杂浓度固定时，所述离子注入浓度越小，所述霍尔器件的电阻越大。
3.如权利要求 2所述的霍尔器件的形成方法，其特征在于，当所述离子注入浓度固定时，所述衬底的掺杂浓度越大，所述霍尔器件的电阻越小；当所述离子注入浓度固定时，所述衬底的掺杂浓度越小，所述霍尔器件的电阻越大。
4.如权利要求3所述的霍尔器件的形成方法，其特征在于，所述衬底的掺杂浓度包括8ohm/cm～12ohm/cm。
5.如权利要求4所述的霍尔器件的形成方法，其特征在于，所述离子注入浓度的范围包括2E12/cm2～50E12/cm2。
6.如权利要求1所述的霍尔器件的形成方法，其特征在于，对所述衬底注入的离子与所述衬底掺杂的离子相同。
7.如权利要求6所述的霍尔器件的形成方法，其特征在于，对所述衬底注入的离子包括硼离子或磷离子。
8.如权利要求7所述的霍尔器件的形成方法，其特征在于，对所述衬底进行离子注入的电压包括150Kev～200Kev。
9.如权利要求7所述的霍尔器件的形成方法，其特征在于，所述衬底包括硅衬底、锗硅衬底、锑化铟衬底或砷化镓衬底。
10.如权利要求1所述的霍尔器件的形成方法，其特征在于，采用所述衬底制成霍尔器件的方法包括:
在所述衬底上生长外延层；
在所述外延层上涂布光刻胶，并曝光以形成图形化的光刻胶层；
以所述图形化的光刻胶层为掩膜，去除所述图形化的光刻胶层以外的外延层；
去除所述图形化的光刻胶层；
在所述外延层上形成电极。
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用离子注入技术制作的砷化镓霍尔传感器;夏先齐;《计算机自动测量与控制》;19990108;正文第52-53页 *

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