CN115623858A - 霍尔传感器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体传感器技术领域，并提供了一种霍尔传感器及其制作方法，其制作方法包括：在衬底上制作具有二维电子气的外延材料层，在所述外延材料层远离所述衬底一面制作四个金属电极，四个所述金属电极分别位于凸四边形的四个顶点处；在所述外延材料层远离所述衬底一面且位于四个金属电极之间的位置制作介电绝缘层；在所述介电绝缘层远离衬底的一面且位于四个金属电极所在凸四边形的对角线交点处制作软磁材料层，得到霍尔传感器。本申请提供的霍尔传感器具有良好的灵敏度，能够在外部磁场不变的情况下，输出更高的霍尔电压。
Description
技术领域
本申请属于半导体传感器技术领域，更具体地说，是涉及一种霍尔传感器及其制作方法。
背景技术
常用霍尔传感器多采用Si、InAs、InSb等窄禁带半导体材料，这类传感器虽然具有较为成熟的制造工艺，但是受制于这些半导体材料过低的禁带宽度，在高温条件下，载流子的迁移率会受到材料内的杂质散射或者晶格散射的影响。并且在温度变化较大的环境下，窄禁带半导体的本征载流子的浓度变化超过了传感器稳定工作的可接受范围，难以适应高温等复杂恶劣的使用场景。与传统的窄禁带半导体材料相比，氮化镓(GaN)具有禁带宽度大、临界击穿电场高、包和电子漂移速度高等特点，特别是氮化镓的异质结界面存在高密度的界面极化电荷，从而在异质结界面处可以形成二维电子气，二维电子气相比体材料具有更高的电子迁移率，因此，氮化镓在制备高温霍尔传感器方面具有良好的材料优势和广阔的应用前景。
针对上述相关技术，发明人认为存在以下缺陷：由于异质结界面高密度的界面极化电荷，这使得垂直于沟道方向存在电场，霍尔效应中洛伦兹力驱离载流子偏移原轨道的能力受到这些电场的限制，从而直接影响感测得到的电压或电流的数值。在电压或电流检测原件敏感度无法进一步提高的前提下，将无法更好地提高氮化镓异质结材料霍尔传感器的感测灵敏度。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种具有更高灵敏度的霍尔传感器及其制作方法，该霍尔传感器通过在介电层中间设置磁聚集装置，从而对外部的磁通进行汇聚，提高局部磁通密度，在外部磁感强度不变的情况下，获得输出增益，从而提高器件的灵敏度。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种霍尔传感器的制作方法，包括如下步骤：
在衬底上制作具有二维电子气的外延材料层，得到第一中间体，在外延材料层远离衬底的一面制作四个金属电极，得到第二中间体，四个金属电极分别位于凸四边形的四个顶点处；
在外延材料层远离衬底一面且位于四个金属电极之间的区域制作介电绝缘层，得到第三中间体；
在介电绝缘层远离衬底的一面且位于凸四边形对角线交汇处制作软磁材料层，得到霍尔传感器。
进一步地，上述凸四边形优选为菱形。
进一步地，在衬底上制作具有二维电子气的外延材料的方法为：在衬底表面沉积具有二维电子气的异质结，沉积具有二维电子气的异质结可以采用等离子增强化学气相淀积、原子层沉积、电子束蒸发、磁控溅射等常规沉积方法中的一种或多种组合。
进一步地，在外延材料远离衬底的一面制作四个金属电极的方法为电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射等方式中的一种，在外延材料表面沉积单层金属层或多层复合金属叠层。
进一步地，上述制作金属电极的方法中，在沉积单层金属层或多层复合金属叠层之前还包括：经过旋涂、光刻、显影在外延材料表面形成电极的图形，然后在外延材料上进行金属沉积操作，沉积完成后经过金属剥离、清洗和退火，形成欧姆接触的电极。
进一步地，在外延材料层远离衬底一面且位于四个金属电极之间的区域制作介电绝缘层的方法为：采用等离子增强化学气相淀积、原子层沉积、电子束蒸发、磁控溅射等常规沉积方法中的一种进行沉积，或采用其中的多种进行组合从而沉积形成介电绝缘层。
进一步地，在介电绝缘层远离衬底的一面且位于凸四边形对角线交点处制作软磁材料层的方法为：采用蒸镀、溅射和电镀中的一种或者多种结合的方式沉积软磁材料层，软磁材料层具有较高的磁导率以及较低的矫顽力。
进一步地，在以上沉积软磁材料层之前，还包括依次经过旋涂、光刻、显影形成软磁材料层的图案，以上沉积软磁材料层之后，还包括经过金属剥离和清洗从而形成具有特定形状的软磁材料层。
进一步地，四个金属电极中的两个位于位于同一直线上，另外两个金属电极位于另一不同直线上，两条不同的直线相互垂直，且两条直线的交叉点分别位于对应每个直线上两个金属电极之间。
进一步地，所述外延材料层包括在衬底上依次沉积的AlN形核层、GaN缓冲层、GaN沟道层和AlxGa1-xN势垒层，其中0＜X＜1。
进一步地，所述GaN沟道层和AlxGa1-xN势垒层之间还包括AlN插入层。
进一步地，所述AlxGa1-xN势垒层远离GaN沟道层的一面还包括GaN盖帽层。
进一步地，在外延材料远离衬底一面制作四个金属电极之前或之后，还包括：对外延材料层远离衬底一面在预设图形以外的区域进行刻蚀处理，刻蚀至预设图形以外区域表面位于二维电子气所在平面与衬底之间，四个金属电极以及四个金属电极所在凸四边形对角线均位于预设图形内侧。
进一步地，上述刻蚀处理中，所述预设图形为全对称十字形、正方形、长方形、菱形和圆形中的一种，四个金属电极所在凸四边形的对角线均完整连续位于预设图形内。
进一步地，上述介电绝缘层的材质可以是介电材质，也可以是金属材质，所述介电材质为SiO2、Al2O3、HfO2、Si3N4、SiON、TiO2、ZrO2 Y2O3、La2O3、Ta2O5中的一种或多种组合，所述金属材质为铂、铱、镍、钯和金等具有价高功函数的金属中的一种，当采用金属材质时，介电绝缘层与外延材料之间形成肖特基接触。
进一步地，所述软磁材料层的材质为纯铁、硅铁、镍基合金、钴基合金、非晶合金、纳米晶合金和软铁中的一种。
进一步地，在介电绝缘层远离衬底的一面且位于四个金属电极所在凸四边形的对角线交点处制作软磁材料层之后，还包括：在外延材料远离衬底一面制作钝化层并在钝化层表面开窗使金属电极和软磁材料层露出。
进一步地，衬底的材质可以是Si、Al2O3、SiC、其他单晶或多晶材质中的一种，也可以是复合材质。
进一步地，钝化层的材质可以是SiO2或Si3N4。
本发明的目的还在于提供一种采用上述制作方法制作得到的霍尔传感器，其包括衬底，以及设置在衬底表面的外延材料层，所述外延材料层包括二维电子气，二维电子气所在平面与外延材料层远离衬底的一面相互平行，外延材料层的远离衬底的一面设置有四个金属电极，四个金属电极分别位于凸四边形的四个顶点处，外延材料层远离衬底的一面且位于四个金属电极之间的区域设置有介电绝缘层，所述介电绝缘层远离衬底的一面设置有软磁材料层，软磁材料层位于凸四边形对角线交点的上方。
进一步地，所述外延材料层包括在衬底上依次沉积的AlN形核层、GaN缓冲层、GaN沟道层和AlxGa1-xN势垒层，其中0＜X＜1。
进一步地，所述GaN沟道层和AlxGa1-xN势垒层之间还包括AlN插入层。
进一步地，所述AlxGa1-xN势垒层远离GaN沟道层的一面还包括GaN盖帽层。
进一步地，所述外延材料层远离衬底的一端为柱状凸起，二维电子气位于柱状凸起内，四个金属电极以及四个金属电极所在凸四边形的对角线均位于柱状凸起的端面内。
进一步地，柱状凸起的截面为全对称十字形、正方形、长方形、菱形和圆形中的一种。
综上所述，本申请至少包括以下一种有益的技术效果：
1.本发明的制作方法简单，制作得到的霍尔传感器不会对AlxGa1-xN势垒层的产生不利于电子迁移率的缺陷损伤，从而可以有效保持较高的电子迁移率；
2.本发明还利用具有高磁导率、低矫顽力的材料在介电绝缘层上形成软磁材料层，当外部磁感强度不变的情况下，位于软磁材料层下方的磁通密度大幅度增加，从而使得该区域的载流子受到的洛伦兹力大幅度增加，更加容易突破由异质结界面高密度的界面极化电荷带来的电场阻碍，从而干扰使得感测电压或电流提高，输出得到增益，从而提高了器件的灵敏度；
3.其次，本发明的软磁材料层在起到磁通汇聚作用的同时，还能够充当器件的栅极，通过在栅极上施加偏压可以调控二维电子气沟道内的电子浓度，降低软磁材料层下方的电子浓度则可以进一步提高器件的灵敏度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请霍尔传感器第一中间体的轴测图。
图2为本申请霍尔传感器第一中间体刻蚀后的轴测图。
图3为本申请霍尔传感器第二中间体的轴测图。
图4为本申请霍尔传感器第三中间体的轴测图。
图5为本申请霍尔传感器的轴测图。
图6为本申请霍尔传感器表面设置钝化层后的轴测图。
图7为本申请其中一种实施例的霍尔传感器的轴测图。
图8为本申请其中一种实施例的霍尔传感器的侧剖图。
图9为本申请其中一种实施例的霍尔传感器中的软磁材料层对外部磁场的汇聚磁通仿真图。
图10为本申请其中一种实施例的霍尔传感器中沿其软磁材料层底部中心截线的磁感应强度变化曲线。
图11为本申请其中一种实施例的霍尔传感器在软磁材料层在施加不同栅压时霍尔电压与外部磁场的关系曲线。
图12为本申请其中一种实施例的霍尔传感器的灵敏度与软磁材料层表面施加栅压的关系曲线。
其中，图中各附图标记：
1、衬底； 20、外延材料层； 3、金属电极；
4、介电绝缘层； 5、软磁材料层； 6、钝化层；
7、二维电子气； 8、预设图形； 9、第一窗口；
10、第二窗口； 21、AlN形核层； 22、GaN缓冲层；
23、GaN沟道层； 24、AlN插入层； 25、AlxGa1-xN势垒层；
26、GaN盖帽层。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请一并参阅图1-图12，现对本申请实施例提供的霍尔传感器及其制作方法进行说明。
本申请实施例提供一种霍尔传感器的制作方法，其包括：
S1、在衬底1上制作具有二维电子气7的外延材料层20，得到第一中间体，在外延材料层20远离衬底1一面制作四个金属电极3，得到第二中间体，四个金属电极3分别位于菱形的四个顶点处；
S2、在外延材料层20远离衬底1一面且位于四个金属电极3之间的区域制作介电绝缘层4，得到第三中间体；
S3、在介电绝缘层4远离衬底1的一面且位于菱形对角线交点处制作软磁材料层5得到霍尔传感器。
以上实施例提供一种霍尔传感器的制作方法，通过该方法制作得到的霍尔传感器相比现有技术而言，通过在介电绝缘层4的表面形成软磁材料层5，利用软磁材料的高磁导率、低矫顽力特性，在外部环境中磁通量整体不变的前提下，对软磁材料层5所在区域进行磁场汇聚，从而达到提高软磁材料层所在位置的磁通量的目的，磁通量提高的前提下，载流子运动过程中受到的洛伦兹力则同样得到提高，因此提高了霍尔电压或电流输出，从而实现提高霍尔器件的灵敏度。
在上述步骤S1中，在衬底1上制作具有二维电子气7的外延材料层20，可以得到如图1所示的结构，在外延材料层20远离衬底1的一面制作四个金属电极3后即得到如图3所示的结构。
在上述步骤S1中，其中所述菱形非实体结构，其用于限定四个金属电极3的排列方式，具体的，如图3所示，以正对外延材料层20远离衬底1一面的方向作为视角，四个金属电极3分别位于上下左右的位置，其中上下两个金属电极3的连线方向与左右两个电极3的连线方向垂直，其作用在于：可以向上下两个金属电极3中分别输入恒定的电流或电压，外部磁场与视角方向平行，则同时垂直于磁场和电流的方向的左右两个金属电极3之间将产生霍尔电压，实现磁传感，在左右两个金属电极3对称的前提下，外部没有磁场时，两个金属电极3之间压差为0。软磁材料层5设置在上下两个金属电极3的连线与左右两个金属电极3的连线交叉位置，具体的，软磁材料层5可以是在正对介电绝缘层4远离衬底1一面具有一定投影面积的任意几何形状的层状结构，且该投影图形覆盖上述菱形结构对角线的交点处，也可以覆盖在介电绝缘层4远离衬底1一面且位于四个金属电极3之间的所有位置。上述连线是以金属电极3表面的一点作为端点连接得到，金属电极3具有一定形状和面积，所述表面一点是金属电极3在外延材料层20远离衬底1一面投影内的任一点，作为较优的实施例，该点为金属电极3投影的几何中心。
以上实施例提供的霍尔传感器，还可以将软磁材料层5作为栅极，在通过向软磁材料层5上施加偏压的情况下，位于软磁材料层5位置处的电场强度减弱，从而可以调控外延材料层20中位于软磁材料层5下方的二维电子气7的浓度，进一步提高霍尔传感器的灵敏度。
以上实施例中，金属电极3在外延材料层20表面的投影形状可以是矩形或圆形，也可以是其他形状，不作具体限定。
在一实施例中，外延材料层20包括在衬底1上表面依次沉积的AlN形核层21、GaN缓冲层22、GaN沟道层23和AlxGa1-xN势垒层25，其中0＜X＜1。
以上实施例中，在衬底1表面沉积AlN形核层21之前，还包括对衬底1进行清洗和干燥的操作，清洗操作可以是溶剂清洗，还可以是RCA标准清洗或等离子干法清洗等现有技术可以实现的清洗工艺，清洗过程中还可以包括超声辅助，沉积AlN形核层21的工艺可以是等离子增强化学气相淀积、原子层沉积、电子束蒸发、磁控溅射等常规沉积方法中的一种或多种组合。
在一实施例中，所述GaN沟道层23和AlxGa1-xN势垒层25之间还包括AlN插入层24。
在一实施例中，所述AlxGa1-xN势垒层25远离GaN沟道层23的一面还包括GaN盖帽层26。
在一实施例中，在外延材料层20远离衬底1一面制作四个金属电极3之前或之后，还包括：对外延材料层20远离衬底1一面在预设图形8以外的区域进行刻蚀处理，刻蚀至预设图形5以外区域的表面位于二维电子气7所在平面与衬底1之间，四个金属电极3以及四个金属电极3所在菱形的对角线位于预设图形内侧。
在一实施例中，在制备得到如图1所示在外延材料层20远离衬底一面制作四个金属电极3之前，对外延材料层20远离衬底1一面在预设图形8以外的区域进行刻蚀处理，刻蚀至预设图形5以外区域的表面位于二维电子气7所在平面与衬底1之间，从而得到如图2所示结构。
在一实施例中，刻蚀至预设图形8以外的区域表面位于二维电子气7靠近衬底1一侧10-100nm位置。
以上实施例中，所述二维电子气7位于GaN沟道层23和AlxGa1-xN势垒层25之间，当存在AlN插入层24时，所述二维电子气7位于GaN沟道层23和AlN插入层24之间，具体刻蚀前结构可以如图1所示，刻蚀后结构如图2所示，经过刻蚀之后，可以在刻蚀后形成的区域安装其他器件，同时对应器件的工作不会对霍尔传感器的正常工作造成影响，从而有利于丰富霍尔传感器的功能、提高霍尔传感器的感测灵敏度，同时保持霍尔传感器更小的体积。
以上实施例中，刻蚀工艺可以是湿法刻蚀，也可以是干法刻蚀。
以上实施例中，所述预设图形8可以是中心对称图形，也可以是上下、左右分别对称的图形，作为优选的，预设图形8可以是全对称十字形、正方形、长方形、菱形和圆形中的一种，具体的，当预设图形8是中心对称图形时，四个金属电极3优选地，以预设图形的对称中心为对称中心，中心对称排布在预设图形8的表面，当预设图形8为上下、左右分别对称的图形时，四个金属电极3其中的两个成上下对称，另外两个则成左右对称，对应的两个对称轴与预设图形8的两个对称轴均重合。
在一实施例中，所述金属电极3与外延材料层20表面形成欧姆接触。
以上实施例中，在外延材料层20远离衬底1的一面形成金属电极3之前，还包括：经过选图、光刻、显影操作，形成对应的金属电极3的图形，采用电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射等方式，沉积单层金属或多层复合金属，然后经过金属剥离、清洗和快速热退火、形成欧姆接触的金属电极3，其中金属可以是Ti/Au、TI/Al/Au、Ti/Al/X/Au中的一种或几种，以上a/b代表a与b的合金，其中X可以是Ni、Ti、Cr、Pt、Pb、Mo中的一种。
在一实施例中，所述软磁材料层5的材质为纯铁、硅铁、镍基合金、钴基合金、非晶合金、纳米晶合金和软铁中的一种。
在一实施例中，所述介电绝缘层4的材质为SiO2、Al2O3、HfO2、Si3N4、SiON、TiO2、ZrO2、Y2O3、La2O3和Ta2O5中的一种或多种材料组合，当为多种材料时，则介电绝缘层4为多层复合结构，每一层对应一种材质。
在另一实施例中，所述介电绝缘层4材质为铂、铱、镍、钯和金中的一种，介电绝缘层4与软磁材料层5之间形成肖特基接触。
在一实施例中，在介电绝缘层4远离衬底1的一面且位于菱形对角线交点初制作软磁材料层5之后，还包括：在外延材料层20远离衬底1一面制作钝化层6并在钝化层6表面开窗使金属电极3和软磁材料层5露出，制作钝化层6且未开窗处理前，结构如图6所示，开窗处理后结构如图7所示。
以上实施例中，所述钝化层6表面开设有四个第一窗口9和一个第二窗口10，四个第一窗口9的位置分别对应四个金属电极3的位置，用于露出金属电极3，一个第二窗口10的位置对应软磁材料层5的位置，其用于露出软磁材料层5。
以上实施例中，在外延材料层20远离衬底1一面制作钝化层的方法可以是等离子增强化学气相淀积、原子层沉积、电子束蒸发、磁控溅射等常规沉积方法中的一种或多种组合。
以上实施例中，所述钝化层6的材质可以是SiO2或Si3N4。
以上实施例中，在钝化层6表面开窗的方法可以是湿法刻蚀，也可以是干法刻蚀。
参阅图8所示，为以上其中一种实施例所得霍尔传感器的侧面剖视图。
实施例
对蓝宝石衬底1表面依次经过丙酮、乙醇、去离子水超声清洗后，氮气吹干，烘箱干燥后，在衬底1表面通过等离子增强化学气相淀积沉积AlN形核层21，厚度为100nm；然后生长GaN缓冲层22和GaN沟道层23，厚度分别为2μm和100nm；然后再生长Al0.3Ga0.7N势垒层25，厚度为20nm得到外延材料层20。
对外延材料层20进行丙酮、乙醇和去离子水的超声波清洗，然后氮气吹干后用烘箱干燥。
干燥完毕，在Al0.3Ga0.7N势垒层25表面经过旋涂、光刻、显影从而形成全对称十字图案，采用湿法刻蚀，刻蚀至二维电子气以下50nm的区域，得到如图2所示结构，全对称十字图案图2中预设图形8所示。
在十字图案表面经过旋涂、光刻、显影，形成与全对称十字图案的末端相匹配的电极图形，采用电子束蒸发的方式，沉积形成金属电极3，如图3所示，沉积所用金属为Ti/Au，然后经过金属剥离、清洗、快速热退火，形成欧姆接触的金属电极3。
采用等离子增强化学气相淀积在全对称十字图案表面未覆盖金属电极3的位置沉积介电绝缘层4，如图4所示，介电绝缘层4采用的材料为SiO2。
在介电绝缘层4表面再次进行旋涂、光刻、显影，从而形成一圆形区域，该圆形区域位于全对称十字图案的中心位置，且圆形区域的边缘与十字图案的侧边相切，采用蒸镀方式在介电绝缘层4表面沉积纯铁，然后经过金属剥离、清洗，从而得到圆柱状的软磁材料层5，如图5所示。
采用仿真软件对软磁材料层7的外部磁场汇聚效果进行仿真，得到图9和图10，其中图9可以看出，外部磁场收到软磁材料层7的影响而汇聚，因此在外部磁场强度不变的情况下，软磁材料层7下方具有相比周围更高的磁通量，沿着软磁材料层7底部中心线的磁感应强度如图10所示，其中，位于软磁材料层7下方区域的磁感应强度远大于背景磁感应强度，因此软磁材料层7对外部磁场有“放大”作用。
对上述实施例制备得到的器件进行灵敏度测试，分别对软磁材料层5施加-3V的栅压以及0V栅压，其中相对的两个金属电极3输入恒定电流，另外两个金属电极3用于检测霍尔电压，在外部磁场变化的情况下，检测霍尔电压，得到如图11所示的关系曲线。从图11中可以看出，在外部磁场变化的情况下，施加-3V栅压后的霍尔传感器具有更高的输出霍尔电压，因此检测灵敏度更高。
动态改变对软磁材料层5施加的栅极电压，得到霍尔传感器的灵敏度与栅极电压的关系曲线如图12所示，在栅极电压低于0V时，其电压越低，霍尔传感器的灵敏度有增大趋势。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种霍尔传感器，其特征在于：包括衬底，以及沉积在衬底表面的外延材料层，所述外延材料层包括二维电子气，所述外延材料层远离所述衬底的侧面设置有四个金属电极，四个所述金属电极分别位于凸四边形的四个顶点处，所述外延材料层远离所述衬底的侧面且位于四个所述金属电极之间的区域设置有介电绝缘层，所述介电绝缘层远离所述衬底的侧面设置有软磁材料层，所述软磁材料层位于四个所述金属电极之间的对角线交汇处，所述二维电子气所在平面与所述外延材料层远离衬底的侧面相互平行。
2.如权利要求1所述的霍尔传感器，其特征在于：所述外延材料层包括在衬底上依次沉积的AlN形核层、GaN缓冲层、GaN沟道层和AlxGa1-xN势垒层，其中0＜X＜1。
3.如权利要求2所述的霍尔传感器，其特征在于：所述GaN沟道层和AlxGa1-xN势垒层之间还包括AlN插入层。
4.如权利要求2所述的霍尔传感器，其特征在于：所述AlxGa1-xN势垒层远离GaN沟道层的一面还包括GaN盖帽层。
5.如权利要求1所述的霍尔传感器，其特征在于：所述介电绝缘层为介电材质或金属材质，所述介电材质为SiO2、Al2O3、HfO2、Si3N4、SiON、TiO2、ZrO2 Y2O3、La2O3、Ta2O5中的一种或多种组合，所述金属材质为铂、铱、镍、钯和金中的一种。
6.如权利要求1所述的霍尔传感器，其特征在于：所述软磁材料层的材质为纯铁、硅铁、镍基合金、钴基合金、非晶合金、纳米晶合金和软铁中的一种。
7.一种如权利要求1-6中任一所述霍尔传感器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
在衬底上制作具有二维电子气的外延材料层，得到第一中间体，在外延材料层远离衬底一面制作四个金属电极，得到第二中间体，四个金属电极分别位于凸四边形的四个顶点处；
在外延材料层远离衬底一面且位于四个金属电极之间的区域制作介电绝缘层，得到第三中间体；
在介电绝缘层远离衬底的一面且位于凸四边形对角线交点处制作软磁材料层，得到霍尔传感器。
8.如权利要求7所述的霍尔传感器的制作方法，其特征在于：在外延材料层远离衬底一面制作四个金属电极之前或之后，还包括：对外延材料层远离衬底一面在预设图形以外的区域进行刻蚀处理，刻蚀至图形以外的区域表面位于二维电子气所在平面与衬底之间，四个金属电极以及四个金属电极所在凸四边形的对角线均位于预设图形内侧。
9.如权利要求8所述的霍尔传感器的制作方法，其特征在于：所述预设图形为全对称十字形、正方形、长方形、菱形和圆形中的一种。
10.如权利要求7所述的霍尔传感器的制作方法，其特征在于：在介电绝缘层远离衬底的一面且位于四个金属电极所在凸四边形的对角线交点处制作软磁材料层之后，还包括：在外延材料远离衬底一面制作钝化层并在钝化层表面开窗使金属电极和软磁材料层露出。
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| JPH06232475A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-19 | Showa Denko Kk | 磁電変換素子 |
| CN102403450A (zh) * | 2011-11-23 | 2012-04-04 | 中国科学院微电子研究所 | 一种二维电子气结构的霍尔元件及其制备方法 |
| US20180031645A1 (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Melexis Technologies Sa | Sensor device with a soft magnetic alloy having reduced coercivity, and method for making same |
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| CN111129287A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-05-08 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种GaN基磁感应器及制备方法 |
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2022
- 2022-09-14 CN CN202211114024.0A patent/CN115623858A/zh active Pending
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