具有石墨烯探测层的霍尔效应传感器
阅读：157发布：2020-05-11
专利汇可以提供具有石墨烯探测层的霍尔效应传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种具有 石墨 烯探测层的霍尔效应 传感器 和用于制造所述 霍尔效应传感器 的方法，在选择用于在BiCMOS工艺中集成的情况下，该传感器实现为各种几何结构，包括所谓的“全3‑d”霍尔传感器的可能性。，下面是具有石墨烯探测层的霍尔效应传感器专利的具体信息内容。
1.一种用于霍尔传感器的结构，包括：
衬底，具有第一面；
籽晶层，形成在所述第一面上；以及
石墨烯层，形成在所述籽晶层的至少部分上方；
其中位于所述衬底和所述石墨烯层之间的所述籽晶层的至少部分被移除，以从所述石墨烯层形成悬置的石墨烯结构。
2.根据权利要求1所述的结构，进一步包括：
支撑结构，形成在所述石墨烯层的部分上方；
密封结构，形成在所述支撑结构的部分上方；
其中所述密封结构、所述支撑结构和所述石墨烯层围成腔体。
3.根据权利要求2所述的结构，其中所述腔体能够维持低压环境。
4.根据权利要求2所述的结构，其中所述密封结构完全填满所述腔体。
5.根据权利要求2所述的结构，所述密封结构包括硼磷硅酸盐玻璃。
6.根据权利要求2所述的结构，其中所述密封结构包括高密度聚乙烯。
7.一种用于制造霍尔传感器的方法，包括：
提供具有第一面的衬底；
在所述第一面上形成籽晶层；
在所述籽晶层的至少部分上方形成石墨烯层；以及
移除位于所述衬底和所述石墨烯层之间的所述籽晶层的部分，以从所述石墨烯层形成悬置的石墨烯结构。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括对所述石墨烯层进行构图。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述籽晶层的所述部分通过刻蚀移除。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述籽晶层的没有通过刻蚀移除的部分形成至少一个接触焊盘。
11.根据权利要求7所述的方法，进一步包括在所述第一面中形成三维凹槽。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述籽晶层被形成之前形成所述三维凹槽。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述三维凹槽被形成在(1,1,1)晶面上。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述三维凹槽大体上是棱锥形。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述三维凹槽大体上是八边形。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述三维凹槽大体上是立方体形。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述三维凹槽大体上是四叶形。
18.根据权利要求7所述的方法，其中所述籽晶层包括金属层。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述金属层包括铜。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述金属层包括镍。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述金属层包括铜镍合金。
22.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
在所述石墨烯层的至少部分上方或者周围形成密封层。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述密封层包括硼磷硅酸盐玻璃。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述密封层包括高密度聚乙烯。
具有石墨烯探测层的霍尔效应传感器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年10月16日提交的第61/891,484号美国临时申请的权益。
技术领域
背景技术
[0004] 当磁场垂直于电流定向时，会出现所谓的“霍尔效应”。磁场生成跨越导体的电势差，叫做霍尔电压，其方向与磁场方向和电流流动方向都垂直。通过测量霍尔电压，可以确定磁场分量的大小。典型的霍尔传感器通常包括有电流流过的导电材料的条或者板。当板被放置在磁场中使得磁场分量垂直于该板时，在板中生成霍尔电压，霍尔电压的方向与磁场方向和电流流动方向都垂直。利用当前技术制造的半导体霍尔效应传感器通常包括由硅制成的传感元件。这些器件的磁灵敏度直接涉及用于构建该传感元件的材料的电子迁移率μ，并且受该材料的电子迁移率限制。硅通常具有近似1500cm2/(V·s)的电子迁移率。相比之下，石墨烯可以具有在4500-40000cm2/(V·s)范围内的电子迁移率。因此，使用由石墨烯构建的传感元件的霍尔效应器件将具有比通常的硅基器件高得多的磁灵敏度。发明内容
[0005] 根据各种实施例，公开了一种用于形成具有石墨烯探测层的霍尔传感器的方法。所述方法可以包括：提供衬底；在所述衬底上形成金属籽晶层；以及在所述金属籽晶层上形成石墨烯探测层。所述石墨烯探测层可以根据给定应用的规格和需求，用各种几何构型实施。所述方法也可以包括配置所述石墨烯层的形貌使得形成全3D霍尔传感器。
附图说明
附图说明
[0006] 在附图中，贯穿所有不同视图，同样的参考标号通常指代相同的部件。附图不一定是按比例的，而是通常着重于说明本发明的原理。在下面的描述中，参照下列附图描述本发明的各种实施例，其中：
[0007] 图1A至图1J示出根据各种实施例的形成霍尔效应传感器的方法的透视流程图(perspective progression)以及霍尔效应传感器的几种实施例；
[0008] 图2A至图2E示出根据各种实施例的形成霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及霍尔效应传感器的几种附加实施例；
[0009] 图3A至图3C描绘霍尔效应传感器的各种其它可能的特征和实施例；
[0010] 图4在截面图和顶视图二者中描绘其中封装传感元件的霍尔效应传感器的潜在实施例；
[0011] 图5A至图5C在截面图和顶视图二者中描绘形成霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及霍尔效应传感器的几种实施例；
[0012] 图6A和图6B图示可以实施于图4中示出的霍尔效应传感器的附加步骤和/或特征；
[0013] 图7A和图7B图示可以实施于图5A至图5C中示出的霍尔效应传感器的附加步骤和/或特征；
[0014] 图8A至图8D示出根据各种实施例的形成霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及霍尔效应传感器的几个附加实施例；
[0015] 图9A和图9B描绘根据各种实施例的形成3D霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及3D霍尔效应传感器的透视实施例；
[0016] 图10A至图10C描绘根据各种实施例的形成3D霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及3D霍尔效应传感器的透视实施例；
[0017] 图11A至图11C描绘根据各种实施例的形成3D霍尔效应传感器的方法的透视流程图以及3D霍尔效应传感器的透视实施例。
具体实施方式
[0018] 下面的具体描述参照附图，附图通过图示的方式展示其中可以实施本发明的具体细节和实施例。
[0019] “示例性”一词在这里用于表示“用作示例、实例、或者说明”。这里描述为“示例性”的任何实施例或者设计不一定被解释为相比于其它实施例或者设计是优选的或者是有利的。
[0020] 关于形成在侧面或者表面“上方”的沉积材料所使用的“上方”一词，可以在这里用于表示所述沉积材料可以“直接地”形成于所指侧面或者表面上，例如与所指的面或者表面直接接触。关于形成在侧面或者表面“上方”的沉积材料所使用的“上方”一词，可以在这里用于表示所述沉积材料可以“间接地”形成于所指侧面或者表面上，其中一个或者更多附加层被布置在所指侧面或者表面与所述沉积材料之间。
[0021] 在典型的霍尔传感器中，已知的影响灵敏度和剩余偏移(residual offset)的因素包括絮凝、沉淀特性、应力、以及籽晶层和籽晶层与石墨烯之间的边界的影响。根据本公开，在金属籽晶层上沉积石墨烯层与移除金属籽晶层以制造表面微机械传感器结构的结合创建了具有优化性能(例如剩余偏移、应力和界面效应的减少)的传感器结构。通过以各种几何结构配置石墨烯，剩余偏移能够被进一步减少并且性能可以被进一步优化。
[0022] 各种实施例主要涉及一种用于形成具有石墨烯探测层的霍尔效应传感器的方法。各种实施例进一步公开一种具有石墨烯作为探测层的霍尔效应传感器，该探测层以各种几何构型以及集成在BiCMOS(混合双极晶体管-CMOS)工艺中的选择提供优化的属性，其中至少一个石墨烯层悬置于在作为传感器元件的环境中形成/嵌入的腔中。至少一个实施例涉及霍尔元件的无应力安装，用于减少剩余偏移并且提高霍尔效应传感器的性能。进一步的实施例提供一种相比于目前可用技术对磁场具有高灵敏度同时减少空间需求的3D霍尔效应传感器。在至少一种实施例中，石墨烯探测层可以嵌入半导体衬底中以保护传感结构免受可能改变传感器效率、灵敏度和准确性的环境影响。在至少一种实施例中，石墨烯层可以被制成腔，该腔被盖元件覆盖并且被配置为使腔中形成部分真空。
[0023] 根据各种实施例，公开了一种具有所谓“霍尔棱锥”构型的霍尔传感器(也被称为霍尔效应传感器)。该霍尔传感器可以采用石墨烯层作为磁敏层。在至少一种实施例中，该石墨烯层可以大体上是棱锥形状。该棱锥形状允许一种可以以所谓“斩波模式”运行的全3D霍尔传感器。在进一步的实施例中，该霍尔传感器可以是选择具有底部接触或者顶部接触的棱锥形状。
[0024] 根据各种实施例，该石墨烯霍尔传感器可以被封装以更好地保护该霍尔传感器免受各种环境影响。
[0025] 根据各种实施例，该霍尔传感器可以通过在金属籽晶层上施加石墨烯层形成。该籽晶层可以包括或者基本由铜、镍、铜镍合金以及适用于给定应用的其他各种单质金属或者金属合金构成。根据各种实施例，该石墨烯层可以通过使用各种沉积技术形成，例如原位沉积、转移沉积比如通过液态介质转移或者薄膜转移等。
[0027] 根据各种实施例，衬底102可以是半导体衬底，例如硅衬底。根据至少一种实施例，衬底102可以包括或者基本由适用于给定应用的材料，例如半导体材料比如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓、铟、铟镓氮、铟镓砷、氧化铟镓锌或者其它单质和/或化合物半导体构成。衬底102也可以包括适用于给定应用的其它材料或者材料组合，例如各种电介质、金属和聚合物。衬底102可以进一步包括或者基本由例如玻璃构成。根据至少一种实施例，衬底102可以是绝缘体上硅(SOI)载体。
[0028] 根据各种实施例，可以通过使用各种沉积技术比如物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积，以及各种形式的外延比如分子束外延和液相外延，在衬底102上形成氧化层104。氧化层104可以是适用于给定应用和/或获得期望特性的任何厚度。
[0029] 根据各种实施例，氧化层104可以包括或者基本由各种半导体氧化物例如二氧化硅构成。
[0030] 根据各种实施例，可以通过使用各种沉积技术例如物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积，以及各种形式的外延比如分子束外延，在氧化层104上形成金属层106。金属层106可以是适用于给定应用和/或获得期望特性的任何厚度。
[0031] 根据各种实施例，所述霍尔效应传感器可以包括，如图1B和图1C所示，通过各种构图技术使金属层106和石墨烯层108成形。例如，石墨烯层108可以通过光刻构图技术如图1B和图1C所示那样形成。类似地，金属层106可以通过各种刻蚀技术如图1B和图1C所示那样形成，刻蚀技术例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀等。
[0032] 根据各种实施例，金属层106可以包括或者基本由各种金属例如铜或者镍构成。可以根据各种实施例使用的一些其它金属或者金属合金包括：Ag、Al、Cu、Ni、Sn、CuNi、CuAl和CnSn。金属层106可以由任何适用于给定应用的单质金属或者金属合金形成。
[0033] 根据各种实施例，该霍尔传感器可以包括氧化层104上方的构图层110，如图1D至图1F所示。在至少一种实施例中，构图层110可以是多晶硅层。该霍尔传感器可以进一步包括通过构图工艺例如光刻和/或各种刻蚀技术，移除金属层106的至少部分。在至少一种实施例中，如图1E所示，该构图工艺可以使金属层106成形使得形成接触焊盘112并且石墨烯层108悬置于接触焊盘112之间。
[0034] 根据各种实施例，该霍尔传感器可以进一步包括，如图1G和图1H所示，将导线114连接到接触焊盘112。在至少一种实施例中，该导线114可以被用于将接触焊盘112电连接到其它结构(未示出)。根据实施例，该导线114可以被用于将接触焊盘112导线键合到所述其它结构。
[0035] 根据各种实施例，该霍尔传感器可以进一步包括，如图1I所示，石墨烯层108可以被配置为各种几何结构，例如石墨烯层108可以是：八边形或者大致是八边形，三角形或者大致是三角形，四叶形或者大致是四叶形，或者圆形或者大致是圆形。类似地，取决于石墨烯层108的几何结构，可以更改接触焊盘112的数目和相应的导线114的数目，以适合于给定应用。
[0036] 根据各种实施例，该霍尔传感器可以如图1G所示进一步包括减小应力的安装结构116，该安装结构116被布置在石墨烯层108和接触焊盘112之间。根据各种实施例，减小应力的安装结构116可以形成于石墨烯层108的至少部分之外。
[0037] 根据各种实施例，该霍尔传感器可以如图2A至图2C所示进一步包括衬底202，其中外延层204被形成于该衬底202上，金属层208形成于该外延层204上，石墨烯层210形成于该外延层204上，以及用构图层212覆盖该外延层204。
[0038] 根据各种实施例，该方法可以包括，如图1A中的截面图所示，提供衬底102，其中氧化层104形成于该衬底102上，金属层106形成于该氧化层104上，以及石墨烯层108形成于该氧化层104上。
[0039] 根据各种实施例，衬底102可以是半导体衬底，例如硅衬底。根据至少一种实施例，该衬底102可以包括或者基本由适用于给定应用的材料，例如半导体材料比如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓、铟、铟镓氮、铟镓砷、氧化铟镓锌或者其它单质和/或化合物半导体构成。衬底102也可以包括或者基本由其它材料或者材料组合，例如适用于给定应用的各种电介质、金属和聚合物构成。衬底102可以进一步包括或者基本由例如玻璃构成。根据至少一种实施例，衬底102可以是绝缘体上硅(SOI)载体。
[0040] 根据各种实施例，可以通过使用各种沉积技术比如物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积，以及各种形式的外延比如分子束外延和液相外延，在衬底102上形成氧化层104。氧化层104可以是适用于给定应用和/或者获得期望特性的任何厚度。
[0041] 根据各种实施例，氧化层104可以包括各种半导体氧化物例如二氧化硅，或者基本由各种半导体氧化物例如二氧化硅构成。
[0042] 根据各种实施例，可以通过使用各种沉积技术例如物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积，以及各种形式的外延比如分子束外延，在氧化层104上形成金属层106。金属层106可以是适用于给定应用和/或者获得期望特性的任何厚度。
[0043] 根据各种实施例，所述方法可以包括，如图1B和图1C所示，通过各种构图技术使金属层106和石墨烯层108成形。例如，石墨烯层108可以通过光刻构图技术如图1B和图1C所示那样形成。类似地，金属层106可以通过各种刻蚀技术如图1B和图1C所示形成，刻蚀技术例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀等。
[0044] 根据各种实施例，金属层106可以包括各种金属例如铜或者镍，或者基本由各种金属例如铜或者镍构成。可以根据各种实施例使用的一些其它金属或者金属合金包括：Ag、Al、Cu、Ni、Sn、CuNi、CuAl和CnSn。金属层106可以由任何适用于给定应用的单质金属或者金属合金形成。
[0045] 根据各种实施例，该方法可以包括，如图1D至图1F所示，在氧化层104上方施加构图层110。在至少一种实施例中，构图层110可以是多晶硅层。该方法可以进一步包括通过构图工艺，例如光刻和/或各种刻蚀技术，移除金属层106的至少部分。在至少一种实施例中，如图1E所示，该构图工艺可以使金属层106成形使得形成接触焊盘112并且石墨烯层108悬置于接触焊盘112之间。
[0046] 根据各种实施例，该方法可以进一步包括，如图1G和图1H所示，将导线114连接到接触焊盘112。在至少一种实施例中，该导线114可以被用于将接触焊盘112电连接到其它结构(未示出)。根据实施例，该导线114可以被用于将接触焊盘112导线键合到所述其它结构。
[0047] 根据各种实施例，如图1I所示，石墨烯层108可以被配置为各种几何结构，例如石墨烯层108可以是：八边形或者大致是八边形，三角形或者大致是三角形，四叶形或者大致是四叶形，或者圆形或者大致是圆形。类似地，取决于石墨烯层108的几何结构，可以更改接触焊盘112的数目和相应的导线114的数目，以适合于给定应用。
[0048] 根据各种实施例，石墨烯层108可以包括各种金属硫族化合物比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由各种金属硫族化合物比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等组成。在一些实施例中，石墨烯层108可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或磷烯等，或者基本由单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯、磷烯(phosphorene)等构成。
[0049] 根据各种实施例，该方法可以进一步包括，如图1J所示，将减小应力的安装结构116布置在石墨烯层108和接触焊盘112之间。根据各种实施例，减小应力的安装结构116可以形成于石墨烯层108的至少部分之外。
[0050] 根据各种实施例，该方法可以进一步包括，如图2A至图2C所示，提供衬底202，其中外延层204形成于该衬底202上，金属层208形成于该外延层204上，石墨烯层210形成于该外延层204上，以及用构图层212覆盖该外延层204。
[0051] 根据各种实施例，如图2D所示，该方法可以进一步包括形成穿过构图层212的开口222。
[0052] 根据各种实施例，如图2E所示，该方法可以进一步包括对金属层208进行结构化以形成接触焊盘214。在一些实施例中，接触焊盘214可以沿着外延层204的边界和/或外围形成。根据各种实施例，金属层208的结构化会引起石墨烯层210的部分和外延204之间打开的空隙。换句话说，石墨烯层210的部分会变为悬置在外延层204的部分之上和/或上方。在一些实施例中，该方法可以进一步包括在石墨烯层210上方形成结构填充层216。根据各种实施例，该方法可以进一步包括形成顶部接触218和顶部接触过孔结构220。根据各种实施例，顶部接触218可以通过顶部过孔结构220电耦合到石墨烯层210。
[0053] 根据各种实施例，衬底202可以包括给定应用可期望的半导体材料，或者基本由给定应用可期望的半导体材料构成，该半导体材料比如锗、锗硅、碳化硅、氮化镓、铟、铟镓氮、铟镓砷、氧化铟镓锌或者其它单质和/或化合物半导体，例如III-V族化合物半导体比如砷化镓或者磷化铟，或者II-VI族化合物半导体或者三元化合物半导体或者四元化合物半导体。衬底202可以包括例如玻璃和/或各种聚合物，或者基本由例如玻璃和/或各种聚合物构成。衬底202可以是绝缘体上硅(SOI)结构。在一些实施例中，衬底202可以是印刷电路板。根据各种实施例，衬底202可以是柔性衬底，比如柔性塑料衬底，例如聚酰亚胺衬底。在各种实施例中，衬底202可以由以下材料中的一种或多种组成或者包括以下材料中的一种或多种：聚酯纤维膜、热固性塑料、金属、金属化塑料、金属箔和聚合物。在各种实施例中，衬底202可以是柔性层压结构。根据各种实施例，衬底202可以是半导体衬底，比如硅衬底。在一些实施例中，衬底202可以是多层的衬底，例如多层的聚合物、多层的玻璃陶瓷、多层的玻璃陶瓷铜等。衬底202可以包括给定应用可期望的其他材料或者材料组合，或者基本由给定应用可期望的其他材料或者材料组合构成，该其它材料或者材料组合例如各种电介质、金属和聚合物。在各种实施例中，衬底202可以具有从大约100微米至大约700微米范围内的厚度，例如在大约150微米至大约650微米范围内，例如在大约200微米至大约600微米范围内，例如在大约250微米至大约550微米范围内，例如在大约300微米至大约500微米范围内，例如在大约350微米至大约450微米范围内。在一些实施例中，衬底202可以具有至少大约100微米的厚度，例如至少150微米，例如至少200微米，例如至少250微米，例如至少300微米。在各种实施例中，衬底202可以具有小于或者等于大约700微米的厚度，例如小于或者等于650微米，例如小于或者等于600微米，例如小于或者等于550微米，例如小于或者等于500微米。根据各种实施例，衬底202可以具有任意适用于给定应用的厚度。在各种实施例中，衬底202可以是正方形的或者大致是正方形的。衬底202可以是长方形的或者大致是长方形的。根据各种实施例，衬底202可以是圆形的或者大致是圆形的。衬底202可以是椭圆形的或者大致是椭圆形的。根据各种实施例，衬底202可以是三角形的或者大致是三角形的。衬底202可以是十字形的或者大致是十字形的。根据各种实施例，衬底202可以形成为任意给定应用期望的形状。
[0054] 根据各种实施例，外延层204可以通过外延工艺形成，比如分子束外延或者金属有机化学气相沉积。外延层204可以包括各种半导体氧化物例如二氧化硅，或者基本由各种半导体氧化物例如二氧化硅组成。外延层204可以包括适用于给定应用的半导体材料或者基本由适用于给定应用的半导体材料构成，该半导体材料比如锗、锗硅、碳化硅、氮化硅、铟、铟镓氮、铟镓砷、氧化铟镓锌或者其它单质和/或化合物半导体，例如III-V族化合物半导体比如砷化镓或者磷化铟，或者II-VI族化合物半导体或者三元化合物半导体或者四元化合物半导体。根据各种实施例，外延层204可以包括比如铝、氮、磷、砷、铟、镓和/或氮化镓的元素的组合，或者基本由比如铝、氮、磷、砷、铟、镓和/或氮化镓的元素的组合构成。外延层204可以包括适用于给定应用的其它材料或者材料的组合，例如各种电介质、金属和聚合物，或者基本由其构成。在各种实施例中，外延层204可以具有从大约200微米至大约2000微米范围内的厚度，例如在大约200微米至大约450微米范围内，例如在大约450微米至大约800微米范围内，例如在大约800微米至大约1000微米范围内，例如在大约1000微米至大约1200微米范围内，例如在大约1200微米至大约1450微米范围内。根据各种实施例，外延层204可以具有给定应用可期望的任何厚度。在各种实施例中，外延层204可以是正方形或者大致是正方形。外延层204可以是长方形或者大致是长方形。根据各种实施例，外延层204可以是圆形或者大致是圆形。外延层204可以是椭圆形或者大致类似椭圆形。根据各种实施例，外延层204可以是三角形或者大致是三角形。外延层204可以是十字形或者大致十字形。根据各种实施例，外延层204可以形成为给定应用期望的任何形状。
[0055] 根据各种实施例，该方法可以包括外延层204上方的构图层206。在至少一种实施例中，构图层206可以是多晶硅层，在一些实施例中，构图层206可以是光敏抗蚀剂，即各种光敏聚合物、光敏树脂、热塑塑料和光刻胶，例如各种丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、光敏引发剂、环氧树脂、负性光刻胶和正性光刻胶。
[0056] 根据各种实施例，金属层208可以包括各种金属，例如铜、镍、锡、铅、银、金、铝、钛、镓、铟、硼以及这些金属的各种合金例如铜镍、镍铝、铝铜硅等，或者基本由其构成。金属层208可以包括给定应用可期望的各种其它材料，例如金属材料、金属箔、焊料可浸润材料、各种金属合金和/或化合物金属以及各种单质金属，或者基本由其构成。在各种实施例中，金属层208可以是正方形或者大致是正方形。金属层208可以是长方形或者大致是长方形。根据各种实施例，金属层208可以是圆形或者大致是圆形。金属层208可以是椭圆形或者大致类似椭圆形。根据各种实施例，金属层208可以是三角形或者大致是三角形。金属层208可以是十字形或者大致十字形。根据各种实施例，金属层208可以形成为给定应用可期望的任何形状。在各种实施例中，金属层208可以通过各种技术沉积，例如气相沉积、电化学工艺，以及电镀工艺、化学镀工艺、化学气相沉积工艺、分子束外延、旋涂、溅射沉积和/或给定应用可期望的各种其它技术。根据各种实施例，金属层208可以具有从大约20纳米至大约500纳米范围内的厚度，例如在大约20纳米至大约30纳米范围内，例如在大约30纳米至大约40纳米范围内，例如在大约40纳米至大约50纳米范围内，例如在大约50纳米至大约100纳米范围内，例如在大约100纳米至大约150纳米范围内，例如在大约150纳米至大约200纳米范围内，例如在大约200纳米至大约250纳米范围内，例如在大约250纳米至大约300纳米范围内，例如在大约300纳米至大约350纳米范围内，例如在大约350纳米至大约500纳米范围内。根据各种实施例，金属层208可以具有给定应用可期望的任何厚度。
[0057] 根据各种实施例，石墨烯层210可以具有从大约0.3纳米至大约10纳米范围内的厚度，例如在大约0.3纳米至大约0.7纳米范围内，例如在大约0.7纳米至大约1.0纳米范围内，例如在大约1纳米至大约1.3纳米范围内，例如在大约1.3纳米至大约1.7纳米范围内，例如在大约1.7纳米至大约2.0纳米范围内，例如在大约2.0纳米至大约2.3纳米范围内，例如在大约2.3纳米至大约2.7纳米范围内，例如在大约2.7纳米至大约3.0纳米范围内，例如在大约3.0纳米至大约3.3纳米范围内，例如在大约3.3纳米至大约3.7纳米范围内，例如在大约3.7纳米至大约4.0纳米范围内，例如在大约4.0纳米至大约4.3纳米范围内，例如在大约4.3纳米至大约4.7纳米范围内，例如在大约4.7纳米至大约5.0纳米范围内，例如在大约5.0纳米至大约10纳米范围内。
[0058] 根据各种实施例，石墨烯层210可以包括各种金属硫族化合物，比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层210可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
[0059] 根据各种实施例，构图层212可以是多晶硅层，在一些实施例中，构图层212可以是光敏抗蚀剂，即各种光敏聚合物、光敏树脂、热塑塑料和光刻胶，例如各种丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、光敏引发剂、环氧树脂、负性光刻胶和正性光刻胶。根据各种实施例，构图层212可以包括若干开口222。开口222可以延伸通过构图层212和石墨烯层210并且可以将金属层208暴露出来。根据各种实施例，开口222可以被用于移除金属层208的部分和/或多个部分，或者对其结构化。对金属层208的移除和/或结构化可以通过各种刻蚀工艺实现，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀等。在各种实施例中，移除金属层208的多个部分的结果可以是石墨烯层210的部分变成悬置于外延层204之上。换句话说，移除金属层208的多个部分会在石墨烯层210的部分和外延层204之间创建空隙和/或间隙。根据实施例，金属层可以被结构化以形成若干接触焊盘214。这些接触焊盘
214可以与石墨烯层210同时具有电接触和物理接触。根据各种实施例，接触焊盘214可以被用来把石墨烯层210电连接到各种器件和/或进一步连接到电路(未示出)。
214可以与石墨烯层210同时具有电接触和物理接触。根据各种实施例，接触焊盘214可以被用来把石墨烯层210电连接到各种器件和/或进一步连接到电路(未示出)。
[0060] 根据各种实施例，结构填充层216可以包括硅酸盐玻璃，比如硼磷硅玻璃或者磷硅玻璃，或者基本由硅酸盐玻璃比如硼磷硅玻璃或者磷硅玻璃构成；在一些实施例中，填充层216可以包括热塑塑料比如高密度聚乙烯，或者基本由热塑塑料比如高密度聚乙烯构成；
ALD电介质比如氧化铝；填充层216可以包括各种其它材料，例如含氢的硅酸盐、聚酰亚胺、聚碳硅烷等，或者基本由其构成。在各种实施例中，填充层216可以包括给定应用期望的任何材料，或者基本由其构成。根据各种实施例，结构填充层216可以是与石墨烯层210共同延伸的。结构填充层216可以完全覆盖和或封闭石墨烯层210中的开口222。根据实施例，结构填充层216可以被实现为保护层以使石墨烯层210同各种外部大气影响例如湿气、热量、冲击等隔绝和/或隔离。
ALD电介质比如氧化铝；填充层216可以包括各种其它材料，例如含氢的硅酸盐、聚酰亚胺、聚碳硅烷等，或者基本由其构成。在各种实施例中，填充层216可以包括给定应用期望的任何材料，或者基本由其构成。根据各种实施例，结构填充层216可以是与石墨烯层210共同延伸的。结构填充层216可以完全覆盖和或封闭石墨烯层210中的开口222。根据实施例，结构填充层216可以被实现为保护层以使石墨烯层210同各种外部大气影响例如湿气、热量、冲击等隔绝和/或隔离。
[0061] 根据各种实施例，顶部接触218可以被形成在结构填充层216的表面上方。顶部接触218在一些实施例中可以位于结构填充层216的几何中心。根据各种实施例，顶部接触218可以通过顶部接触过孔结构220电耦合到石墨烯层。根据各种实施例，顶部接触218可以具有从大约20纳米至大约500纳米范围内的厚度，例如在大约20纳米至大约30纳米范围内，例如在大约30纳米至大约40纳米范围内，例如在大约40纳米至大约50纳米范围内，例如在大约50纳米至大约100纳米范围内，例如在大约100纳米至大约150纳米范围内，例如在大约150纳米至大约200纳米范围内，例如在大约200纳米至大约250纳米范围内，例如在大约250纳米至大约300纳米范围内，例如在大约300纳米至大约350纳米范围内，例如在大约350纳米至大约500纳米范围内。根据实施例，顶部接触218可以具有给定应用可期望的任何厚度。
根据各种实施例，顶部接触218可以包括各种金属，例如铜、镍、锡、铅、银、金、铝、钛、镓、铟、硼以及这些金属的各种合金例如铜镍、镍铝、铝铜硅等，或者基本由其构成。顶部接触218可以包括给定应用可期望的各种其它材料例如金属材料、金属箔、焊料可浸润材料、各种金属合金和/或化合物金属以及各种单质金属，或者基本由其构成。在各种实施例中，顶部接触
218可以是正方形或者大致是正方形。顶部接触218可以是长方形或者大致是长方形。根据各种实施例，顶部接触218可以是圆形或者大致是圆形。顶部接触218可以是椭圆形或者大致类似椭圆形。根据各种实施例，顶部接触218可以是三角形或者大致是三角形。顶部接触
218可以是十字形或者大致十字形。根据各种实施例，顶部接触218可以形成为给定应用可期望的任何形状。在各种实施例中，顶部接触218可以通过各种技术沉积，例如气相沉积、电化学工艺，以及电镀工艺、化学镀工艺、化学气相沉积工艺、分子束外延、旋涂、溅射沉积和/或给定应用可期望的各种其它技术。
根据各种实施例，顶部接触218可以包括各种金属，例如铜、镍、锡、铅、银、金、铝、钛、镓、铟、硼以及这些金属的各种合金例如铜镍、镍铝、铝铜硅等，或者基本由其构成。顶部接触218可以包括给定应用可期望的各种其它材料例如金属材料、金属箔、焊料可浸润材料、各种金属合金和/或化合物金属以及各种单质金属，或者基本由其构成。在各种实施例中，顶部接触
218可以是正方形或者大致是正方形。顶部接触218可以是长方形或者大致是长方形。根据各种实施例，顶部接触218可以是圆形或者大致是圆形。顶部接触218可以是椭圆形或者大致类似椭圆形。根据各种实施例，顶部接触218可以是三角形或者大致是三角形。顶部接触
218可以是十字形或者大致十字形。根据各种实施例，顶部接触218可以形成为给定应用可期望的任何形状。在各种实施例中，顶部接触218可以通过各种技术沉积，例如气相沉积、电化学工艺，以及电镀工艺、化学镀工艺、化学气相沉积工艺、分子束外延、旋涂、溅射沉积和/或给定应用可期望的各种其它技术。
[0062] 根据各种实施例，顶部接触过孔结构220可以被形成为穿过结构填充层216并且物理和/或电耦合到石墨烯层210。顶部接触过孔结构220可以类似地被物理和/或电连接到顶部接触218。顶部接触过孔结构220可以包括各种金属，例如铜、镍、锡、铅、银、金、铝、钛、镓、铟、硼以及这些金属的各种合金例如铜镍、镍铝、铝铜硅等，或者基本由其构成。顶部接触过孔结构220可以包括给定应用可期望的各种其它材料例如金属材料、金属箔、各种经充足掺杂变为基本导电的半导体材料、焊料可浸润材料、各种金属合金和/或化合物金属以及各种单质金属，或者基本由其构成。
[0063] 根据各种实施例，顶部接触218可以通过顶部接触过孔结构220电耦合到石墨烯层210的表面，并且接触焊盘214可以被电耦合到石墨烯层210的表面。根据实施例，接触焊盘
214、顶部接触218以及顶部接触过孔结构220可以被配置为允许测量跨石墨烯层210的电压。在各种实施例中，接触焊盘214、顶部接触218以及顶部接触过孔结构220可以被配置为允许测量可能存在于石墨烯层210中的霍尔效应。
214、顶部接触218以及顶部接触过孔结构220可以被配置为允许测量跨石墨烯层210的电压。在各种实施例中，接触焊盘214、顶部接触218以及顶部接触过孔结构220可以被配置为允许测量可能存在于石墨烯层210中的霍尔效应。
[0064] 根据各种实施例，如图3A至图3C所示的霍尔效应传感器可以包括所谓的“霍尔棱锥”。霍尔效应传感器可以包括衬底302、形成于衬底302上的掺杂半导体层306和形成于掺杂半导体层306上的外延层304。根据各种实施例，霍尔效应传感器可以进一步包括形成于外延层304中的霍尔效应棱锥308。根据各种实施例，霍尔效应棱锥308的基底可以被形成为沿着外延层304的顶表面，即外延层的表面在离掺杂半导体层306的最远处。在一些实施例中，如图3A所示，霍尔效应棱锥308的基底可以被外延层304表面上的表示为参考标号K1至K4的4个点定义。根据实施例，霍尔效应棱锥308的基底可以与外延层304的顶表面共面。在一些实施例中，霍尔效应棱锥308的基底可以被完全覆盖和/或包裹在外延层304内。在各种实施例中，表示为参考标号K5的霍尔效应棱锥308的顶点可以位于掺杂半导体层306中。霍尔效应棱锥可以位于外延层304的米勒指数为[111]的晶面上。根据各种实施例，霍尔效应棱锥308的基底的边长可以为从大约0.25微米至大约10微米的范围内，例如在大约0.25微米至大约1.0微米的范围内，例如在大约1.0微米至大约1.5微米的范围内，例如在大约1.5微米至大约3.0微米的范围内，例如在大约3.0微米至大约4.5微米的范围内，例如在大约4.5微米至大约6.0微米的范围内，例如在大约6.0微米至大约7.5微米的范围内，例如在大约7.5微米至大约9.0微米的范围内，例如在大约9.0微米至大约10微米的范围内。根据各种实施例，霍尔效应棱锥308的顶点K5可以与掺杂半导体层306电接触。
[0065] 在各种实施例中，衬底302可以类似于上文详细讨论的衬底202。衬底302可以包括与衬底202类似的材料，或者基本由与衬底202类似的材料构成。衬底302可以具有与衬底202类似的和/或大致相同的物理和电磁特性以及属性。衬底302可以通过与应用于衬底202或者应用在衬底202上的类似工艺来形成或者结构化。
[0066] 根据各种实施例，掺杂半导体层306可以包括给定应用可期望的半导体材料或者基本由给定应用可期望的半导体材料构成，该半导体材料比如锗、锗硅、碳化硅、氮化硅、铟、铟镓氮、铟镓砷、氧化铟镓锌或者其它单质和/或化合物半导体，例如III-V族化合物半导体比如砷化镓或者磷化铟，或者II-VI族化合物半导体或者三元化合物半导体或者四元化合物半导体。根据实施例，掺杂半导体层306可以是n型半导体，而在其它实施例中掺杂半导体层306可以是p型半导体。在各种实施例中，掺杂半导体层306可以具有从大约100微米至大约350微米范围内的厚度，例如在大约100微米至大约150微米范围内，例如在大约150微米至大约200微米范围内，例如在大约200微米至大约250微米范围内，例如在大约250微米至大约300微米范围内，例如在大约300微米至大约350微米范围内。根据各种实施例，掺杂半导体层306可以具有给定应用可期望的任何厚度。在各种实施例中，掺杂半导体层306可以是正方形或者大致是正方形。掺杂半导体层306可以是长方形或者大致是长方形。根据各种实施例，掺杂半导体层306可以是圆形或者大致是圆形。掺杂半导体层306可以是椭圆形或者大致类似椭圆形。根据各种实施例，掺杂半导体层306可以是三角形或者大致是三角形。掺杂半导体层306可以是十字形或者大致十字形。在各种实施例中，掺杂半导体层306可以与衬底302的形状是完全共同延伸。掺杂半导体层306可以具有与衬底302不同的形状。根据各种实施例，掺杂半导体层306可以被形成为给定应用可期望的任何形状。
[0067] 根据各种实施例，如图3B和图3C所示，霍尔效应传感器可以包括若干接触焊盘310、石墨烯层312、结构填充层314和接触探针元件316。图3B与图3C的不同主要在于图3B中的外延层304被描述为n型层而图3C中的外延层304被描述为p型。
[0068] 根据各种实施例，接触焊盘310可以包括各种金属，例如铜、镍、锡、铅、银、金、铝、钛、镓、铟、硼以及这些金属的各种合金例如铜镍、镍铝、铝铜硅等，或者基本由其构成。接触焊盘310可以包括给定应用可期望的各种其它材料，例如金属材料、金属箔、各种经充足掺杂变为可导电的半导体材料、焊料可浸润材料、各种金属合金和/或化合物金属以及各种单质金属，或者基本由其构成。
[0069] 在各种实施例中，霍尔效应棱锥可以由石墨烯层312形成和/或与石墨烯层312共同延伸。换句话说，霍尔效应棱锥可以通过对石墨烯层312进行结构化而形成。石墨烯层312可以被成形为凹陷的或者大致凹陷的类似棱锥形状并且该凹陷形状可以用结构填充层314填充。根据各种实施例，石墨烯层312可以包括各种金属硫族化合物，比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层312可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
[0070] 结构填充层314可以类似于上文描述的结构填充层216并且可以用类似工艺和类似材料形成。
[0071] 根据各种实施例，接触探针元件316可以被形成为穿过石墨烯层312并且物理和/或电耦合到掺杂半导体层306。接触探针元件316可以包括各种金属，例如铜、镍、锡、铅、银、金、铝、钛、镓、铟、硼以及这些金属的各种合金例如铜镍、镍铝、铝铜硅等，或者基本由其构成。接触探针元件316可以包括给定应用可期望的各种其它材料例如金属材料、金属箔、各种经充足掺杂变为可导电的半导体材料、焊料可浸润材料、各种金属合金和/或化合物金属以及各种单质金属，或者基本由其构成。
[0072] 根据各种实施例，接触探针元件316可以被电耦合到石墨烯层312的表面。根据实施例，接触焊盘310、掺杂半导体层306和接触探针元件316可以被配置为允许测量跨石墨烯层312的电压。在各种实施例中，接触焊盘310、掺杂半导体层306和接触探针元件316可以被配置为允许测量可能存在于石墨烯层312中的霍尔效应。
[0073] 根据各种实施例，如图4所示，霍尔效应传感器可以包括衬底402、外延层404、抗蚀层406、结构填充层408、若干接触焊盘410和石墨烯层412。
[0074] 根据各种实施例，衬底402可以类似于上文详细讨论的衬底202。衬底402可以包括与衬底202类似的材料，或者基本由其构成。衬底402可以具有与衬底202类似的和/或大致相同的物理和电磁特性以及属性。衬底402可以通过与应用于衬底202或者应用在衬底202上的类似工艺来形成或者结构化。
[0075] 根据各种实施例，外延层404可以通过外延工艺形成，比如分子束外延或者金属有机化学气相沉积。根据各种实施例，外延层404可以类似于上文详细讨论的外延层204。外延层404可以包括与外延层204类似的材料，或者基本由其构成。外延层404可以具有与外延层204类似的和/或大致相同的物理和电磁特性以及属性。外延层404可以通过与应用于外延层204或者应用在外延层204上的类似工艺来形成或者结构化。
[0076] 根据各种实施例，抗蚀层406可以是多晶硅层，在一些实施例中，抗蚀层406可以是光敏抗蚀剂，例如各种光敏聚合物、光敏树脂、热塑塑料和光刻胶，例如各种丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、光敏引发剂、环氧树脂、负性光刻胶和正性光刻胶。抗蚀层406可以至少部分覆盖外延层404。在各种实施例中，抗蚀层406可以部分或者完全密封和/或封闭接触焊盘410。
[0077] 根据各种实施例，结构填充层408可以被沉积和/或形成在抗蚀层406的部分上方。结构填充层408可以至少部分密封石墨烯层412。结构填充层408可以类似于上文详细讨论的结构填充层216。结构填充层408可以包括与结构填充层216类似的材料，或者基本由其构成。结构填充层408可以具有与结构填充层216类似的或大致相同的物理和电磁特性以及属性。结构填充层408可以通过与应用于结构填充层216或者应用在结构填充层216上的类似工艺来形成或者结构化。
[0078] 根据各种实施例，接触焊盘410可以类似于上文详细讨论的接触焊盘310。接触焊盘410可以包括与接触焊盘310类似的材料，或者基本由与接触焊盘310类似的材料构成，并且接触焊盘410可以通过与应用于接触焊盘310或者应用在接触焊盘310上的类似工艺来形成或者结构化。
[0079] 根据各种实施例，石墨烯层412可以跨至少两个接触焊盘410而悬置。石墨烯层412可以与接触焊盘410直接物理和/或电接触。石墨烯层412可以包括各种金属硫族化合物，比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层412可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
[0080] 根据各种实施例，可以通过遵循图5A至图5C所示的步骤和元件构建和/或实施类似于图4所示传感器的霍尔效应传感器。如图5A至图5C所示，霍尔效应传感器可以包括衬底502、外延层504、抗蚀层506、若干接触焊盘508、结构填充层510、掩膜层512、盖层514、石墨烯层516、在石墨烯层516之下的第一间隙518和在石墨烯层516之上的第二间隙520。
[0081] 根据各种实施例，衬底502可以类似于上文详细讨论的衬底202。衬底502可以包括与衬底202类似的材料，或者基本由与衬底202类似的材料构成。衬底502可以具有与衬底202类似的和/或大致相同的物理和电磁特性以及属性。衬底502可以通过与应用于衬底202或者应用在衬底202上的类似工艺来形成或者结构化。
[0082] 根据各种实施例，外延层504可以类似于上文详细讨论的外延层204。外延层504可以包括与外延层204类似的材料，或者基本由与外延层204类似的材料构成。外延层504可以具有与外延层204类似的和/或大致相同的物理和电磁特性以及属性。外延层504可以通过与应用于外延层204或者应用在外延层204上的类似工艺来形成或者结构化。
[0083] 根据各种实施例，抗蚀层506可以包括与抗蚀层406类似的材料，或者基本由与抗蚀层406类似的材料构成。抗蚀层506可以具有与抗蚀层406类似的和/或大致相同的物理和电磁特性以及属性。抗蚀层506可以通过与应用于抗蚀层406或者应用在抗蚀层406上的类似工艺来形成或者结构化。
[0084] 根据各种实施例，若干接触焊盘508可以类似于上文详细讨论的接触焊盘310。接触焊盘508可以包括与接触焊盘310类似的材料，或者基本由与接触焊盘310类似的材料构成，并且接触焊盘508可以通过与应用于接触焊盘310或者应用在接触焊盘310上的类似工艺来形成或者结构化。
[0085] 根据各种实施例，结构填充层510可以被沉积和/或形成在抗蚀层406的部分上方。结构填充层510可以至少部分密封石墨烯层516。结构填充层510可以类似于上文详细讨论的结构填充层216。结构填充层510可以包括与结构填充层216类似的材料，或者基本由与结构填充层216类似的材料构成，并且结构填充层510可以通过与应用于结构填充层216或者应用在结构填充层216上的类似工艺来形成或者结构化。
[0086] 根据各种实施例，掩膜层512可以被沉积和/或形成在抗蚀层506和结构填充层510的上方。在一些实施例中，掩膜层512中可以存在多个开口或者穿孔。这些穿孔可以暴露出结构填充层510的部分，例如穿孔完全穿透过可以位于结构填充层510上方的掩膜层512的部分。在一些实施例中，掩膜层可以是给定应用可期望的半导体层，比如多晶硅层或者其它单质和/或化合物半导体，例如III-V族化合物半导体例如砷化镓或者磷化铟，或者II-VI族化合物半导体或者三元化合物半导体或者四元化合物半导体。
[0087] 根据各种实施例，盖层514可以被形成于掩膜层512上方。在一些实施例中，盖层514可以填充和/或密封掩膜层512中的穿孔。盖层514可以包括硅酸盐玻璃比如硼磷硅玻璃或者磷硅玻璃，或者基本由其构成；在一些实施例中，盖层514可以包括热塑塑料比如高密度聚乙烯，或者基本由其构成；ALD电介质比如氧化铝；盖层514可以包括各种其它材料例如含氢的硅酸盐、聚酰亚胺、聚碳硅烷等，或者基本由其构成。在各种实施例中，盖层514可以包括给定应用可期望的任何材料，或者基本由其构成。
[0088] 根据各种实施例，石墨烯层516可以跨至少两个接触焊盘508而悬置。石墨烯层516可以与接触焊盘508直接物理和/或电接触。石墨烯层516可以包括各种金属硫族化合物比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层516可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
[0089] 根据各种实施例，如图6A和图6B所示的霍尔效应传感器可以类似于图4所示的传感器，但是可以进一步包括空隙602和接触过孔604。空隙602可以通过各种技术形成为穿过结构填充层408和抗蚀层406，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻孔、各种研磨技术等。空隙602可以暴露接触焊盘410的部分。在各种实施例中，接触过孔604可以通过各种技术被形成于空隙602中，例如气相沉积、电化学工艺，以及电镀工艺、化学镀工艺、化学气相沉积工艺、分子束外延、旋涂、溅射沉积和/或给定应用可期望的各种其它技术。此外，接触过孔604可以包括各种金属，例如铜、镍、锡、铅、银、金、铝、钛、镓、铟、硼以及这些金属的各种合金例如铜镍、镍铝、铝铜硅等，或者基本由其构成。接触过孔604可以包括给定应用可期望的各种其它材料例如金属材料、金属箔、焊料可浸润材料、各种金属合金和/或化合物金属以及各种单质金属，或者基本由其构成。在各种实施例中，接触过孔604的每一个可以被电和/或物理耦合到至少一个接触焊盘410。
[0090] 根据各种实施例，如图7A和图7B所示的霍尔效应传感器可以类似于图5A至图5C所示的传感器，但是可以进一步包括空隙702和接触过孔704。空隙702可以通过各种技术形成为穿过抗蚀层506、掩膜层512和盖层514，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻孔、各种研磨技术等。空隙702可以暴露接触焊盘508的部分。在各种实施例中，接触过孔704可以通过各种技术被形成于空隙702中，例如气相沉积、电化学工艺，以及电镀工艺、化学镀工艺、化学气相沉积工艺、分子束外延、旋涂、溅射沉积，和/或给定应用可期望的各种其它技术。进一步，接触过孔704可以包括各种金属，例如铜、镍、锡、铅、银、金、铝、钛、镓、铟、硼以及这些金属的各种合金例如铜镍、镍铝、铝铜硅等，或者基本由其构成。接触过孔704可以包括给定应用可期望的各种其它材料，例如金属材料、金属箔、焊料可浸润材料、各种金属合金和/或化合物金属以及各种单质金属，或者基本由其构成。在各种实施例中，接触过孔704的每一个可以被电和/或物理耦合到至少一个接触焊盘508。
[0091] 根据各种实施例，可以通过遵循图8A至图8D所示的步骤和元件构建和/或实施类似于上述传感器的霍尔效应传感器。如图8A至图8D所示，霍尔效应传感器可以包括衬底802、外延层804、金属层806、石墨烯层808、和在金属层806中的间隙809。衬底802可以类似于上文详细讨论的衬底202。衬底502可以包括类似于衬底202的材料，或者基本由类似于衬底202的材料构成，并且衬底502可以通过使用类似于用于衬底202或用在衬底202上的工艺形成或者结构化。外延层804可以类似于上文详细讨论的外延层204。外延层804可以包括类似于外延层204的材料，或者基本由类似于外延层204的材料构成，并且可以通过使用类似于用于外延层204或用在外延层204上的工艺形成或者结构化。金属层806可以类似于上文详细讨论的金属层208。金属层806可以包括类似于金属层208的材料，或者基本由类似于金属层208的材料构成，并且可以通过使用类似于用于金属层208或用在金属层208上的工艺形成或者结构化。在各种实施例中，石墨烯层808可以跨金属层806中的间隙809而悬置。石墨烯层808可以包括各种金属硫族化合物比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层808可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
[0092] 在一些实施例中，如图8A至图8D所示的霍尔效应传感器可以进一步包括形成在金属层806的表面上的环形结构810(在截面图中示出)。在一些实施例中，如图8A至图8D所示的霍尔效应传感器可以进一步包括形成于环形结构810上的盖结构812和形成于盖结构812中的接触过孔814。在一些实施例中，金属层806、环形结构810和盖结构812可以封闭成腔816。
[0093] 根据各种实施例，环形结构810可以具有高度H1，该高度H1可以在大于从200微米至2000微米的范围内，例如在大约200微米至450微米的范围内，例如在大约450微米至800微米的范围内，例如在大约800微米至1000微米的范围内，例如在大约1000微米至1200微米的范围内，例如在大约1200微米至1450微米的范围内。根据各种实施例，环形结构810可以具有给定应用可期望的任意厚度。在一些实施例中，环形结构可以被实施为光敏抗蚀剂，例如SU-8、各种聚酰亚胺化合物、各种光敏聚合物、光敏树脂、热塑塑料和光刻胶，例如各种丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、光敏引发剂、环氧树脂、负性光刻胶和正性光刻胶。
[0094] 在各种实施例中，盖结构812可以被形成在环形结构810上方和/或跨环形结构810而悬置。盖结构812可以被结构化使得石墨烯层被封闭在腔816中。在一些实施例中，盖结构812可以由与环形结构810相同的材料形成，而在其它实施例中，环形结构810和盖结构812可以由不同材料形成。
[0095] 在各种实施例中，接触过孔814可以被形成为穿过盖结构812和/或形成在盖结构812中。在各种实施例中，接触过孔814可以被形成为穿过环形结构810和/或形成在环形结构810中。在一些实施例中，接触过孔可以被包含在环形结构810和盖结构812二者中或者被形成为穿过环形结构810和盖结构812二者。接触过孔814可以类似于上文详细讨论的接触过孔704。接触过孔814可以包括类似于用于接触过孔704的材料，或者基本由其构成，并且可以通过使用类似于用于接触过孔704或用在接触过孔704上的工艺形成或者结构化。在至少一种实施例中，接触过孔814可以被电耦合到金属层806。
[0096] 根据各种实施例，类似于上述传感器的霍尔效应传感器可以通过遵循图9A和图9B所示的步骤和元件构建和/或实施。如图9A和图9B所示的霍尔效应传感器可以包括衬底902、外延层904、若干接触焊盘906、在外延层904中的凹槽908和石墨烯层910。如图9A和图
9B所示的霍尔效应传感器可以被实施为所谓的“3-D”霍尔效应传感器。
9B所示的霍尔效应传感器可以被实施为所谓的“3-D”霍尔效应传感器。
[0097] 在各种实施例中，凹槽908可以通过各种技术被形成于外延层904中，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光打孔、各种研磨技术等。石墨烯层910可以被形成于凹槽908的表面上方。在其它各种实施例中，石墨烯层910可以被实施为凹槽908表面上的一种加衬或者涂覆。在各种实施例中，凹槽908可以被实施为棱锥形或者大致是棱锥形。在各种实施例中，凹槽908可以是截断的棱锥和/或是四方的类似平截头体形状。根据实施例，凹槽908可以是给定应用期望的任何形状。
[0098] 衬底902可以类似于上文详细讨论的衬底202。衬底902可以包括类似于衬底202的材料，或者基本由类似于衬底202的材料构成，并且可以通过使用类似于用于衬底202或用在衬底202上的工艺形成或者结构化。外延层904可以类似于上文详细讨论的外延层204。外延层904可以包括类似于外延层204的材料，或者基本由类似于外延层204的材料构成，并且可以通过使用类似于用于外延层204或用在外延层204上的工艺形成或者结构化。接触焊盘906可以类似于上文详细讨论的接触焊盘310。接触焊盘906可以包括类似于接触焊盘310的材料，或者基本由类似于接触焊盘310的材料构成，并且可以通过使用类似于用于接触焊盘
310或用在接触焊盘310上的工艺形成或者结构化。石墨烯层910可以包括各种金属硫族化合物比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层
910可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
310或用在接触焊盘310上的工艺形成或者结构化。石墨烯层910可以包括各种金属硫族化合物比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层
910可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
[0099] 根据各种实施例，类似于上述传感器的霍尔效应传感器可以通过遵循图10A至图10C所示的步骤和元件构建和/或实施。如图10A至图10C所示的霍尔效应传感器可以被实施为所谓的“3-D”霍尔效应传感器并且可以包括衬底1002、外延层1004、形成在外延层1004表面上的若干接触焊盘1006、从外延层1004的突起1008和石墨烯层1010。
[0100] 在各种实施例中，突起1008可以通过各种技术对外延层1004进行结构化来形成，例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻孔、各种研磨技术等。石墨烯层1010可以被形成于突起1008的表面上方。在其它各种实施例中，石墨烯层1010可以被实施为突起1008表面上的一种加衬或者涂覆。在各种实施例中，突起1008可以被实施为棱锥形或者大致是棱锥形。根据实施例，突起1008可以是给定应用期望的任何形状。
[0101] 衬底1002可以类似于上文详细讨论的衬底202。衬底1002可以包括类似于衬底202的材料，或者基本由类似于衬底202的材料构成，并且可以通过使用类似于用于衬底202或用在衬底202上的工艺形成或者结构化。外延层1004可以类似于上文详细讨论的外延层204。外延层1004可以包括类似于外延层204的材料，或者基本由类似于外延层204的材料构成，并且可以通过使用类似于用于外延层204的工艺形成或者结构化。接触焊盘1006可以类似于上文详细讨论的接触焊盘310。接触焊盘1006可以包括类似于接触焊盘310的材料，或者基本由类似于接触焊盘310的材料构成，并且可以通过使用类似于用于接触焊盘310或用在接触焊盘310上的工艺形成或者结构化。石墨烯层1010可以包括各种金属硫族化合物比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层1010可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
[0102] 根据各种实施例，类似于上述传感器的霍尔效应传感器可以通过遵循图11A至图11C所示的步骤和元件构建和/或实施。如图11A至图11C所示的霍尔效应传感器可以被实施为所谓的“3-D”霍尔效应传感器并且可以包括衬底1102、外延层1104、形成在外延层1104表面上的若干接触焊盘1106、从外延层1104的突起1108和石墨烯层1110。
[0103] 在各种实施例中，突起1108可以通过借助于各种技术对外延层1104进行结构化来形成，该各种技术例如各向同性气相刻蚀、蒸汽刻蚀、湿法刻蚀、各向同性干法刻蚀、等离子体刻蚀、激光钻孔、各种研磨技术等。石墨烯层1110可以被形成于突起1108的表面上方。在其它各种实施例中，石墨烯层1110可以被实施为突起1108表面上的一种加衬或者涂覆。在各种实施例中，突起1108可以被实施为棱锥形或者大致是棱锥形。根据实施例，突起1108可以是给定应用期望的任何形状。
[0104] 衬底1102可以类似于上文详细讨论的衬底202。衬底1102可以包括类似于衬底202的材料，或者基本由类似于衬底202的材料构成，并且可以通过使用类似于用于衬底202或用在衬底202上的工艺形成或者结构化。外延层1104可以类似于上文详细讨论的外延层204。外延层1104可以包括类似于外延层204的材料，或者基本由类似于外延层204的材料构成，并且可以通过使用类似于用于外延层204或用在外延层204上的工艺形成或者结构化。
接触焊盘1106可以类似于上文详细讨论的接触焊盘310。接触焊盘1106可以包括类似于接触焊盘310的材料，或者基本由类似于接触焊盘310的材料构成，并且可以通过使用类似于用于接触焊盘310或用在接触焊盘310上的工艺形成或者结构化。石墨烯层1110可以包括各种金属硫族化合物比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层1110可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
接触焊盘1106可以类似于上文详细讨论的接触焊盘310。接触焊盘1106可以包括类似于接触焊盘310的材料，或者基本由类似于接触焊盘310的材料构成，并且可以通过使用类似于用于接触焊盘310或用在接触焊盘310上的工艺形成或者结构化。石墨烯层1110可以包括各种金属硫族化合物比如二硫化钼、二硒化钨、二硒化钒等，或者基本由其构成。在一些实施例中，石墨烯层1110可以包括单质同素异形体比如硅烯、单锗、锗烯或者磷烯等，或者基本由其构成。
[0105] 下面的示例关于进一步的实施例。
[0106] 在示例1中，一种结构可以包括：衬底，具有第一面；籽晶层，形成于所述第一面上；以及石墨烯层，形成于籽晶层的至少部分上方；其中衬底和所述石墨烯层之间的籽晶层的至少部分可以被移除，以由所述石墨烯层形成悬置的石墨烯结构。
[0107] 在示例2中，示例1中的结构可以进一步包括：支撑结构，形成于石墨烯层的部分上方；密封结构，形成于支撑结构的部分上方；其中密封结构、支撑结构和石墨烯层可以围成腔体(volume)。
[0108] 在示例3中，任何先前示例的结构，其中所述腔体能够保持低压环境。
[0109] 在示例4中，任何先前示例的结构，其中密封结构完全填充所述腔体。
[0110] 在示例5中，任何先前示例的结构，其中所述密封结构可以被实施为硼磷硅酸盐玻璃。
[0111] 在示例6中，任何先前示例的结构，其中所述密封结构可以为高密度聚乙烯。
[0112] 在示例7中，一种用于制造霍尔传感器的方法包括：提供具有第一面的衬底；在所述第一面上形成籽晶层；在籽晶层的至少部分上方形成石墨烯层；以及去除衬底和所述石墨烯层之间的籽晶层的部分。
[0113] 在示例8中，示例7的方法可以进一步包括对石墨烯层进行构图。
[0114] 在示例9中，示例7或者示例8的方法，其中所述籽晶层的部分通过刻蚀移除。
[0115] 在示例10中，示例7至9的方法，其中未通过刻蚀移除的籽晶层的部分可以形成至少一个接触焊盘。
[0116] 在示例11中，示例7至10的方法可以进一步包括在所述第一面中形成三维凹槽。
[0117] 在示例12中，示例7至11的方法，其中在所述籽晶层被形成之前形成三维凹槽。
[0118] 在示例13中，示例7至12的方法，其中三维凹槽被形成在(1,1,1)晶面上。
[0119] 在示例14中，示例7至13的方法，其中三维凹槽大致是棱锥形。
[0120] 在示例15中，示例7至14的方法，其中三维凹槽大致是八边形。
[0121] 在示例16中，示例7至15的方法，其中三维凹槽大致是立方体形状。
[0122] 在示例17中，示例7至16的方法，其中三维凹槽大致是四叶形。
[0123] 在示例18中，示例7至17的方法，其中籽晶层可以是金属层。
[0124] 在示例19中，示例7至18的方法，其中金属层可以是铜。
[0125] 在示例20中，示例7至19的方法，其中金属层可以是镍。
[0126] 在示例21中，示例7至20的方法，其中金属层可以是铜镍合金。
[0127] 在示例22中，示例7至21的方法可以进一步包括在石墨烯层的至少部分上方或者周围形成密封层。
[0128] 在示例23中，示例7至22的方法，其中所述密封层可以是硼磷硅酸盐玻璃。
[0129] 在示例24中，示例7至23的方法，其中所述密封层可以是高密度聚乙烯。
[0130] 本发明虽然已被特别地参考具体实施例示出和描述，但是本领域技术人员应该知道，可以在其形式和细节上做出各种改动而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。本发明的范围因此由所附权利要求指示并且因此旨在涵盖所有在权利要求的等同方案的意义和范围内的改动。
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