PL210965B1 - Czujnik pola magnetycznego typu MagFET - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 210965 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 381793 ^{(51) Int.Cl.}

G01R 33/02 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 20.02.2007 (54)

Czujnik pola magnetycznego typu MagFET

(43) Zgłoszenie ogłoszono:	(73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL (72) Twórca(y) wynalazku:
01.09.2008 BUP 18/08	WIESŁAW KORDALSKI, Gdańsk, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	BOGUSŁAW BORATYŃSKI, Wrocław, PL IWONA ZBOROWSKA-LINDERT, Wrocław, PL MAREK PANEK, Wrocław, PL BEATA ŚCIANA, Wrocław, PL
30.03.2012 WUP 03/12	MAREK TŁACZAŁA, Wrocław, PL
	(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Czesław Popławski

PL 210 965 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest czujnik pola magnetycznego typu MagFET, który wykonany jest w postaci tranzystora polowego MESFET z dwoma drenami.

Z opisu patentowego US nr 5 801 533 znane jest urzą dzenie do pomiaru i/lub detekcji pola magnetycznego zawierające źródło zasilania czujnika pola magnetycznego, który zrealizowany jest w postaci MagFET'a z dwoma lub trzema drenami i jedną bramką. Niedogodnością urządzeń wykorzystujących znane MagFET'y jest konieczność korzystania ze stosunkowo dużej powierzchni aktywnej, na którą musi działać pole magnetyczne.

Z polskiego opisu patentowego nr 19 589 znane jest urzą dzenie do pomiaru i/lub detekcji pola magnetycznego, w którym opisany został czujnik pola magnetycznego zrealizowany w postaci tranzystorów typu MagFET z dwoma drenami, położonymi jeden nad drugim i odizolowanymi między sobą oraz zwierających jedną lub dwie bramki, przy czym wspomniane tranzystory MagFET są wykonane w technologii krzemowej i są tranzystorami typu: MOSFET z kanałem indukowanym, MOSFET z kanałem zubażanym i tranzystor polowy złączowy. Niedogodnością czujników typu MagFET wykonanych w pół przewodniku krzemowym jest ich mniejsza czuł o ść na wartość pola magnetycznego niż czuł o ść czujników wykonanych na bazie związków półprzewodnikowych III-V, takich jak (AlGaln)As na podłożach GaAs oraz InP, co wynika z mniejszej ruchliwości nośników prądu w krzemie niż w wymienionych związkach półprzewodnikowych III-V.

Czujnik pola magnetycznego typu MagFET wykonany w postaci dwudrenowego tranzystora polowego złączowego typu MESFET z jedną lub większą liczbą bramek, charakteryzuje się według wynalazku tym, że warstwa kanałowa, zakończona jest dwoma obszarami drenowymi odizolowanymi elektrycznie od siebie za pomocą jednej lub kilku izolacyjnych warstw barierowych, a kontakty elektryczne pomiędzy metalicznymi warstwami do obszarów drenowych wykonane są w postaci kontaktów omowych.

W wariancie wynalazku kontakty elektryczne pomię dzy metalicznymi warstwami do obszarów drenowych wykonane są w postaci kontaktów Schottky'ego.

W innym wariancie izolacyjne warstwy barierowe wykonane są jako warstwy tlenkowe, korzystnie z tlenków arsenu i glinu.

W wariantach realizacji wynalazku dwudrenowe tranzystory typu MESFET mogą być zarówno z kanał em typu -n, jak i z kanał em typu -p.

Czujnik pola magnetycznego według wynalazku przy zachowaniu dużej geometrycznej rozdzielczości pomiarowej charakterystycznej dla MagFET'ów wyróżnia się dużą czułością na wartość pola magnetycznego i w rezultacie można za jego pomocą mierzyć stosunkowo małe strumienie pola magnetycznego przy zachowaniu dużej czułości na zmienne pole magnetyczne.

Wynalazek przedstawiony jest bliżej na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny czujnika MagFET z jedną bramką, usytuowaną w jednej płaszczyźnie, fig. 2 - przekrój poprzeczny czujnika MagFET z dwoma bramkami usytuowanymi w jednej płaszczyźnie, fig. 3 - przekrój poprzeczny czujnika MagFET z dwoma bramkami, którego jedna z bramek usytuowana jest w dwóch płaszczyzny, a fig. 4 - czujnik z fig. 3 w widoku z góry.

P r z y k ł a d I

Czujnikiem pola magnetycznego jest dwudrenowy tranzystor polowy złączowy MESFET z kanałem typu -n i pojedynczą bramką tworzącą złącze metal-półprzewodnik typu Schottky'ego, przedstawiony na fig. 1. Tranzystor ten wykonany jest w niedomieszkowanym podłożu półprzewodnikowym 12 z nałożoną epitaksjalnie warstwą barierową 1 o wartości energii przerwy zabronionej półprzewodnika większej niż wartość energii przerwy zabronionej osadzonej epitaksjalnie półprzewodnikowej warstwy kanałowej 4. Metaliczna warstwa 2 tworząca z warstwą kanałową 4 kontakt omowy stanowi źródło tranzystora, natomiast metaliczna warstwa 3, tworząca z warstwą kanałową 4 złącze metal-półprzewodnik typu Schottky'ego, jest bramką tranzystora. Warstwa kanałowa 4 rozdziela się na dwa obszary drenowe 6 i 11 wykonane w postaci warstw epitaksjalnych. Obszary drenowe 6 i 11 usytuowane są jeden nad drugim i oddzielone są izolacyjnymi warstwami barierowymi 8 i 9. Pomiędzy obszarami drenowymi 6, 11 a metalicznymi warstwami 7 i 10 wykonane są kontakty omowe. Istotą budowy izolacyjnej warstwy barierowej 8 jest wykonanie jej z materiału półprzewodnikowego o wartości energii przerwy zabronionej większej niż wartość energii przerwy zabronionej półprzewodnika, z którego wytworzone są warstwy obszarów drenowych 6 i 11. Izolacyjna warstwa barierowa 9 tworzy złącze p-n obszarami drenowymi 6 i 11.

PL 210 965 B1

Zadaniem izolacyjnych warstw barierowych 1, 8 i 9 jest blokowanie wypływu nośników z warstwy kanałowej 4 do obszarów innych niż obszary drenowe 6 i 11.

P r z y k ł a d II

Czujnik przedstawiony na fig. 2 różni się tym od opisanego w przykładzie I, że posiada dwie bramki 3, 5 tworzące z warstwą kanałową 4 złącze metal-półprzewodnik typu Schottky'ego. Bramka pierwsza 3 jest położona bliżej źródła 2, natomiast bramka druga 5 jest bardziej oddalona od źródła 2 i jest usytuowana w pobliżu rozdziału warstwy kanałowej 4 na dwa obszary drenowe 6 i 11.

P r z y k ł a d III

Czujnik przedstawiony w przekroju poprzecznym na fig. 3 i w widoku z góry na fig. 4 różni się tym od opisanego w przykładzie I, że posiada dwie bramki 3, 5 tworzące z warstwą kanałową 4 złącze metal-półprzewodnik typu Schottky'ego. Bramka pierwsza 3, która wykonana jest w postaci warstwy metalicznej, jest położona bliżej źródła 2, natomiast bramka druga 5, która również jest wykonana w postaci warstwy metalicznej, oddalona jest bardziej od źródła 2 i jest usytuowana w pobliżu rozdziału warstwy kanałowej 4 na dwa obszary drenowe 6 i 11. Jednak, warstwa metaliczna 5 będąca bramką drugą ma topologię grzebieniową, nazywaną także topologią palczastą, co pokazano w widoku z góry na fig. 4. Palce warstwy metalicznej 5 są połączone wzajemnie wspólnym kontaktem i są rozmieszczone równomiernie na całej szerokości warstwy kanałowej 4. Cechą charakterystyczną konstrukcji bramki 5 jest zachodzenie palców metalizacji na zbocze warstwy kanałowej 4 i obszar drenowy 6, prowadzący do kontaktu z metaliczną warstwą 7.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Czujnik pola magnetycznego typu MagFET wykonany w postaci dwudrenowego tranzystora polowego złączowego typu MESFET z jedną lub większą liczbą bramek, znamienny tym, że warstwa kanałowa (4) zakończona jest dwoma obszarami drenowymi (6, 11) odizolowanymi elektrycznie od siebie za pomocą jednej lub kilku izolacyjnych warstw barierowych (8, 9), a kontakty elektryczne pomiędzy metalicznymi warstwami (7, 10) do obszarów drenowych (6, 11) wykonane są w postaci kontaktów omowych.
2. 2. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że kontakty elektryczne pomiędzy metalicznymi warstwami (7, 10) do obszarów drenowych (6, 11) wykonane są w postaci kontaktów Schottky'ego.
3. 3. Czujnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że izolacyjne warstwy barierowe (8, 9) wykonane są jako warstwy tlenkowe, korzystnie z tlenków arsenu i glinu.