專利名稱：高線性度砷化鎵霍爾器件的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制備工藝，特別是涉及高線性度砷化鎵半導(dǎo)體霍爾器件的制備工藝。
背景技術(shù)：
砷化鎵霍爾器件比較其它材料的霍爾器件具有線性度高，耐溫好，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于磁性測(cè)量等要求精度較高的場(chǎng)合。以往的砷化鎵霍爾器件線性范圍比較窄，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大到一定值后，霍爾輸出電壓會(huì)偏離線性范圍。結(jié)合附圖1可以看出，在磁場(chǎng)強(qiáng)度超過1.5T以后，由于蘇耳效應(yīng)霍爾輸出VH會(huì)趨于飽和，使線性偏差出現(xiàn)負(fù)值，因而限制了砷化鎵霍爾器件的測(cè)量范圍和測(cè)量精度。
離子注入型砷化鎵材料的電阻隨砷化鎵離子注入的濃度不同而不一樣，低濃度的電阻高，高濃度的電阻低。離子注入的濃度隨進(jìn)入體內(nèi)的深度不同而不一樣，一般距表層0.3～0.4μm區(qū)域稱為有源區(qū)，濃度保持在1017m-3基本不變；由此再往下深入0.2～0.3μm區(qū)域濃度逐漸降低到1015m-3，稱為過渡區(qū)。
研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的砷化鎵霍爾器件在磁場(chǎng)中磁阻的變化不一樣如附圖2所示，高濃度的器件(如1017m-3)，磁阻變化率小；低濃度的器件(如1015m-3)，磁阻變化率大，特別是在磁場(chǎng)大于1.5T以后，磁阻變化率更顯著。上述變化同樣表明了遷移率隨磁場(chǎng)的變化。根據(jù)器件內(nèi)阻的計(jì)算公式R=1neμ×lwd]]>式中R—器件的內(nèi)阻，n—離子濃度，e—電子電量常數(shù)，μ—遷移率，1—長(zhǎng)度，w—寬度，d—深度。分析可見，高濃度的器件(如1017m-3)，磁阻變化率小，對(duì)器件內(nèi)阻影響不大；低濃度的器件(如1015m-3)，磁阻變化率大，特別是在磁場(chǎng)大于1.5T以后，磁阻顯著變大，造成器件的內(nèi)阻顯著減小。
一般霍爾器件是在恒流源條件下工作，通過器件的總電流是通過有源區(qū)和過渡區(qū)的電流之和，如果有源區(qū)或過渡區(qū)的阻值發(fā)生了改變，就會(huì)改變通過上述兩區(qū)域的電流的分配比例。根據(jù)前面分析的磁阻變化規(guī)律，當(dāng)磁場(chǎng)超過一定值之后，過渡區(qū)的磁阻顯著增大，引起該區(qū)域內(nèi)電阻增大，使在恒流條件下造成通過過渡區(qū)的電流減少，而通過有源區(qū)的電流增大。另一方面，根據(jù)霍爾器件的輸出VH與通過有源區(qū)電流I成正比的關(guān)系，由上述過程引起的有源區(qū)電流I的提高，可以造成器件輸出VH的提高，從而有效地補(bǔ)償了器件輸出在強(qiáng)磁場(chǎng)下趨于飽和或下降而對(duì)線性的偏離。由此可以推斷，通過改變有源區(qū)和過渡區(qū)的厚度的比例，有可能使器件的輸出在強(qiáng)磁場(chǎng)下飽和或下降的趨勢(shì)得到補(bǔ)償，使線性度大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種解決上述缺陷的工藝方法，使得用此方法制備砷化鎵霍爾器件在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)保持良好的線性度。
本發(fā)明所公開的制備工藝是用陽(yáng)極氧化工藝，減薄離子注入?yún)^(qū)域的厚度，通過調(diào)節(jié)有源區(qū)與過渡區(qū)的比例，使得霍爾器件在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)保持良好的線性度。
選擇適當(dāng)?shù)碾x子注入型砷化鎵霍爾器件芯片，要求其有源區(qū)的濃度不低于1017m-3，厚度不小于0.35μm。然后采用陽(yáng)極氧化工藝減薄有源區(qū)的外表面，根據(jù)器件符合線性的程度調(diào)節(jié)減薄的深度。減薄得太淺，補(bǔ)償?shù)男Ч幻黠@；減薄過深，在高磁場(chǎng)條件下有可能使曲線向上彎曲過大，向另一方向偏離直線。
本發(fā)明所公開的制備工藝容易控制，由此制備的霍爾器件比以往工藝制備的產(chǎn)品線性度高，線性范圍寬，更能滿足霍爾器件用于磁性測(cè)量時(shí)的高精度要求。


附圖1為通常砷化鎵霍爾器件的霍爾輸出在強(qiáng)磁場(chǎng)下偏離線性度的示意圖。
附圖2為不同濃度砷化鎵器件的磁阻效應(yīng)的示意圖。
最佳實(shí)施例以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，選擇離子注入型砷化鎵基片上，要求的性能條件為，有源區(qū)的濃度為1017m-3，厚度為0.35μm，過渡區(qū)的厚度為0.25μm，用常規(guī)工藝制備霍爾器件芯片，其線性范圍在0～2T，線性度為0.15％。將上述霍爾器件芯片采取陽(yáng)極氧化工藝減薄離子注入的外表面，具體工藝為將芯片放置在電解槽的陽(yáng)極，在酸性或堿性電解溶液中，通過電流密度不大于5mAcm-2的電解電流，根據(jù)樣件符合線性的程度調(diào)整和確定陽(yáng)極氧化的時(shí)間，一般為1min左右，減薄的深度在0.01～0.05μm。用此方法制備的器件，其線性范圍在0～2.5T，線性度為0.04％。
權(quán)利要求
1.一種高線性度的砷化鎵霍爾器件的制備工藝方法，其特征在于對(duì)于具有適當(dāng)深度的高濃度有源區(qū)的離子注入型砷化鎵霍爾器件，使用陽(yáng)極氧化工藝減薄有源區(qū)的外表面，根據(jù)器件符合線性的程度調(diào)節(jié)減薄的深度，直到器件具有良好的線性特性。
2.如權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征還在于所述離子注入型砷化鎵霍爾器件的高濃度有源區(qū)的深度不小于0.35μm。
全文摘要
一種高線性度的離子注入型砷化鎵霍爾器件的制備工藝法，使用陽(yáng)極氧化工藝減薄有源區(qū)的外表面，根據(jù)器件符合線性的程度調(diào)節(jié)減薄的深度，直到器件具有良好的線性特性。
文檔編號(hào)H01L43/06GK1450670SQ0211644
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2002年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者鄭一陽(yáng), 韓海, 景士平, 梁平 申請(qǐng)人:北京華源科半光電子科技有限責(zé)任公司