JP2005156179A - 磁気センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサ体格の小型化が可能で、且つ、角度演算が容易な磁気センサ及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 基板１０表面に対して略垂直な側面を有する溝部１１が形成された基板１０において、基板１０表面にホール素子２０ａを形成し、溝部１１の側面にホール素子２０ｂを形成した。従って、２つのホール素子２０ａ，２０ｂの形成面が互いに略９０度の角度をなしており、各ホール素子２０ａ，２０ｂの出力電圧が略９０度位相のずれた正弦波となるので、角度演算が容易となる。特に、同一基板２０上に角度演算用の回路を有している場合には、回路規模を小さくすることができる。又、基板１０表面に対して垂直な面にホール素子２０ｂを形成するので、基板１０の平面方向において、ホール素子２０の占める面積を小さくすることができる。すなわち、磁気センサ１００の体格を小型化することが可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板に複数のホール素子を備える磁気センサ及びその製造方法に関するものである。

従来、複数のホール素子を備える磁気センサとして、例えば非特許文献１が開示されている。

非特許文献１に示される磁気センサは、２個のホール素子を有する磁気センサであり、｛１００｝面方位のｐ型シリコン基板に溝が形成され、溝の対向する斜面に、それぞれホール素子であるｎ型の低濃度不純物拡散領域が形成されている。また、ホール素子に接続するｎ型の高濃度不純物拡散領域が、電極配線として、ポリシリコン膜の開口部からイオン注入により形成されている。

従って、磁界が印加されると、斜面に直角な方向の磁界成分が各ホール素子に印加されるので、バイアス電流が流れる各ホール素子では、夫々の磁界成分に比例する電圧が発生し、出力電圧として検出される。これにより、２次元の磁界の変化を検出することができる。
Transducers 93', 1993 The 7th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators, p.892-895

しかしながら、上述の磁気センサの場合、段差の大きい（１００μｍ程度）溝の斜面にホール素子を形成するため、基板の平面方向において、センサにおけるホール素子の占める面積が大きくなる。すなわち、センサ体格の小型化が困難である。

また、上述の磁気センサの場合、｛１００｝面からシリコン基板を異方的にエッチングし、｛１１１｝面方位の斜面をもつ溝を形成している。従って、斜面に形成される２つのホール素子のなす角を９０度にすることができないため角度演算が複雑となる。特に、同一基板上に演算回路を有する場合には、回路規模が大きくなるので、センサ体格の小型化が困難である。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、センサ体格の小型化が可能で、且つ、角度演算が容易な磁気センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１に記載の磁気センサは、基板に複数のホール素子を備えるものである。そして、基板は、当該基板表面に対して略垂直な側面を有する溝部を少なくとも１箇所有し、溝部の側面に少なくとも１個のホール素子が設けられることにより、複数のホール素子の形成面が互いに略９０度の角度をなしていることを特徴とする。

このように、本発明の磁気センサによると、基板表面に対して略垂直な溝部の側面に、ホール素子が設けられている。そして、これにより、複数のホール素子の形成面が互いに略９０度の角度をなしている。従って、各ホール素子の出力電圧が略９０度位相のずれた正弦波となるので、角度演算が容易となる。特に、同一基板上に角度演算用の回路を有している場合には、回路規模を小さくすることができる。また、基板表面に対して垂直な面にホール素子が形成されているので、基板の平面方向において、センサにおけるホール素子の占める面積を小さくすることができる。すなわち、センサ体格を小型化することが可能である。

ホール素子の形成位置は、基板上であれば特に限定されるものではない。例えば、請求項２に記載のように、溝部を除く基板表面に少なくとも１個のホール素子を有していても良い。

この場合も、ホール素子の形成面である基板表面と溝部側面とが略９０度の角度をなしているので、角度演算が容易となる。

また、請求項３に記載のように、直交する位置関係にある溝部の２つの側面に、それぞれホール素子を有していても良い。

この場合も、ホール素子の形成面である溝部の側面同士が９０度の角度をなしているので、角度演算が容易となる。

尚、直交する位置関係にある２つの側面とは、異なる溝部間の側面であっても良いし、同一の溝部における側面であっても良い。例えば、請求項４に記載のように、溝部が四角柱形状を有している場合、請求項３に記載のホール素子は同一の溝部に設けられていることが好ましい。

この場合、角度演算が容易となるとともに、同一の溝部の隣接する２つの側面に夫々ホール素子が設けられているので、基板の平面方向において、センサにおけるホール素子の占める面積を小さくすることができる。従って、センサ体格をより小型化することができる。

請求項５に記載のように、基板が、溝部の周囲に応力緩衝用溝部を有していると、基板に生じた歪（応力）により、ホール素子に生じるピエゾ効果の影響を低減することができる。

尚、請求項６に記載のように、基板は半導体基板であり、ホール素子として低濃度不純物拡散領域を有し、電極と低濃度不純物拡散領域とを電気的に接続する配線部として高濃度不純物拡散領域を有する構成であっても良い。

基板が半導体基板の場合、イオン注入により溝部の側面にもホール素子を形成することができる。

その際、請求項７に記載のように、溝部の側面に設けられた低濃度不純物拡散領域に対し、高濃度不純物拡散領域が、溝部の底面及び低濃度不純物拡散領域が設けられていない溝部の側面に設けられ、溝部を除く基板表面にて電極と接続していることが好ましい。

電極が溝部の側面或いは底面にある場合、スペースが狭いため、ホール素子へのバイアス電流の印加やホール素子のホール電圧の取り出しが困難である。しかしながら、ホール素子が基板表面に設けられた電極に対して電気的に接続されているので、ホール素子へのバイアス電流の印加やホール素子のホール電圧の取り出しが容易となる
次に、本発明の磁気センサの製造方法は、請求項８に記載のように、基板に複数のホール素子を形成してなる磁気センサの製造方法であって、基板表面に対して略垂直な側面を有する溝部を、基板に少なくとも１箇所形成する溝部形成工程と、溝部の側面に少なくとも１個のホール素子を形成する工程とを備えることにより、形成された複数のホール素子の形成面が互いに略９０度の角度をなすことを特徴とする。

本発明の作用効果は、請求項１に記載の発明の作用効果と同一であるので、その記載を省略する。

ここで、溝部は、例えば請求項９に記載のように、基板をエッチングすることにより形成されても良いし、請求項１０に記載のように、基板が複数層からなる積層基板の場合には、溝部に対応して予め所定形状に加工された各層を積層することにより形成されても良い。

ホール素子は、例えば請求項１１に記載のように、溝部の側面だけでなく、溝部を除く基板の表面にも形成されても良い。

本発明の作用効果は、請求項２に記載の発明の作用効果と同一であるので、その記載を省略する。

また、請求項１２に記載のように、ホール素子は直交する位置関係にある溝部の２つの側面に形成されても良い。

本発明の作用効果は、請求項３に記載の発明の作用効果と同一であるので、その記載を省略する。

尚、直交する位置関係にある２つの側面とは、異なる溝部間の側面であっても良いし、同一の溝部における側面であっても良い。例えば、請求項１３に記載のように、溝部が四角柱状に形成され、請求項１２に記載のホール素子が同一の溝部に形成されても良い。

本発明の作用効果は、請求項４に記載の発明の作用効果と同一であるので、その記載を省略する。

請求項１４に記載のように、基板の溝部形成領域の周囲に、応力緩衝用溝部を形成する工程をさらに備えても良い。

本発明の作用効果は、請求項５に記載の発明の作用効果と同一であるので、その記載を省略する。

その際、応力緩衝用溝部は、請求項１５に記載のように、溝部と同一工程において形成されることが好ましい。

溝部と応力緩衝用溝部とを同一工程において形成することで、製造工程を簡素化することができる。

基板が半導体基板の場合、請求項１６に記載のように、ホール素子形成工程において、ホール素子として低濃度不純物拡散領域を形成し、電極と低濃度不純物拡散領域とを電気的に接続する配線部として高濃度不純物拡散領域を形成しても良い。

基板が半導体基板の場合、イオン注入により溝部の側面にホール素子を形成することができる。

また、請求項１７に記載のように、溝部の側面に形成される低濃度不純物拡散領域に対し、高濃度不純物拡散領域が、溝部の底面及び低濃度不純物拡散領域が形成されない溝部の側面に形成され、溝部を除く基板の表面にて電極と接続すると良い。

イオン注入により、溝部の底面及び側面に配線部である高濃度不純物拡散領域を形成することができるので、溝部の側面に形成されるホール素子は基板表面の電極と電気的に接続される。電極が溝部の側面或いは底面にある場合は、ホール素子へのバイアス電流の印加やホール素子のホール電圧の取り出しが困難である。しかしながら、ホール素子は基板表面の電極と電気的に接続されているので、ホール素子へのバイアス電流の印加やホール素子のホール電圧の取り出しが容易となる。

以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における磁気センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態における磁気センサ１００は、基板１０と、基板１０に形成された複数のホール素子２０とにより構成される。

基板１０は、基板１０表面に対して略垂直な側面を有する溝部１１を有している。本実施形態においては、基板１０として半導体基板であるｐ型シリコン基板を用いており、当該基板１０に四角柱状の溝部１１が１つ形成されている。このように、基板１０が半導体基板であると、公知のトレンチ形成技術（トレンチエッチング）により、基板１０表面に対して略垂直な側面を有する溝部１１を、基板１０に形成することができる。尚、溝部１１の形状は四角柱に限定されるものではない。それ以外にも例えば三角柱等の多角柱状であれば本発明を適用することができる。また、同一基板１０に形成される溝部１１の個数も上記例に限定されず、複数形成されても良い。

ホール素子２０は、少なくとも１個が溝部１１の側面に形成されており、これによりホール素子２０の形成面同士が略９０度の角度をなしている。本実施形態においては、ホール素子２０として２つのｎ型の低濃度不純物拡散領域が形成されている。この低濃度不純物拡散領域は、同一基板１０（半導体基板）に集積されるトランジスタ等（図示せず）の他の素子形成におけるイオン注入工程を用いて形成される。従って、磁気センサ１００の製造コストが低減される。尚、ホール素子２０のうち、基板１０表面に形成されているものをホール素子２０ａとし、溝部１１の側面に形成（一端が基板１０表面まで形成）されているものをホール素子２０ｂとする。

また、各ホール素子２０ａ，２０ｂは、ホール素子２０よりも抵抗の低い配線部３０を介して、電極４０に電気的に接続されている。本実施形態においては、配線部３０としてｎ型の高濃度不純物拡散領域が形成されている。この高濃度不純物拡散領域も、低濃度不純物拡散領域同様、イオン注入工程を用いて形成される。尚、図１（ａ）において、その下部に形成されている配線部３０（高濃度不純物拡散領域）の形成位置がわかるように、各電極４０を簡略化して図示している。そして、便宜上、図１（ｂ）において、その記載を省略している。

また、溝部１１内に電極４０を形成することが困難であるので、全ての電極４０が溝部１１を除く基板１０の表面上に設けられている。従って、基板１０の表面に形成されているホール素子２０ａは、ホール素子２０ａにおける電極４０との接続領域のみに配線部３０である高濃度不純物拡散領域を有している。尚、図１（ａ）において、符号４０ａはホール素子２０ａにバイアス電流を流すための電極であり、符号４０ｂはホール素子２０ａに生じるホール電圧を検出する電極である。

また、ホール素子２０ｂは、溝部１１の側面に形成されているため、基板１０表面である一端の領域と、溝部１１の底面及びホール素子２０ｂの形成されていない側面（図１においては、溝部１１のホール素子２０ｂ形成面の対向面）とに配線部３０である高濃度不純物拡散領域が形成されている。尚、符号４０ｃはホール素子２０ｂにバイアス電流を流すための電極であり、符号４０ｄはホール素子２０ｂに生じるホール電圧を検出する電極である。

このように構成される磁気センサ１００は、基板１０表面に対して略垂直な溝部１１の側面に、ホール素子２０ｂが形成されている。そして、２つのホール素子２０ａ，２０ｂの形成面が互いに略９０度の角度をなしている。例えば、図１（ａ），（ｂ）に示す方向を軸として磁界Ｂが変化すると、各ホール素子２０ａ，２０ｂに対して直角方向の磁界成分がホール素子２０ａ，２０ｂに印加される。この状態で、電極４０ａ間及び電極４０ｃ間に夫々バイアス電流が流れると、印可された直角方向の磁界成分に比例するホール電圧が各ホール素子２０ａ，２０ｂ発生する。このホール電圧を、出力電圧として電極４０ｂ及び電極４０ｄにおいて検出することにより、磁界Ｂの変化を検出することができる。従って、本発明の磁気センサ１００は、２次元の磁界変化を検出する回転角センサとして適用することができる。

また、２つのホール素子２０ａ，２０ｂの形成面が互いに略９０度の角度をなしている。従って、２つのホール素子２０ａ，２０ｂに生じるホール電圧は、振幅がほぼ等しく略９０度位相のずれた正弦波となる。従って、従来のように９０度に対するずれを演算により補正しなくとも良いので、磁界Ｂの角度演算が容易となる。特に、同一基板１０上に角度演算用の回路を有している場合には、その回路規模を小さくすることができる。

また、基板１０表面に対して垂直な溝部１１の側面にホール素子２０ｂが形成されているので、基板１０の平面方向において、センサ１００におけるホール素子２０の占める面積を小さくすることができる。すなわち、従来のように溝部の斜面にホール素子を形成する場合よりも、センサ１００の体格を小型化することが可能である。

次に、上述した磁気センサ１００の製造方法を図２〜図７に示す工程別概略図を用いて説明する。図２〜図６において、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図を示し、（ｂ）においては、便宜上、基板１０上に設けられるエッチングマスク等は省略して図示している。図２は基板１０表面へのホール素子２０ａ形成工程、図３は溝部１１形成工程、図４は溝部１１側面へのホール素子２０ｂ形成工程を示す図である。図５及び図６は配線部３０形成工程を示す図である。そして、図７は電極４０を含む配線の形成工程を示す断面図である。尚、図２〜図７の各断面図は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面における断面を示している。

先ず、基板１０として、ｐ型のシリコン基板を準備する。そして、図２（ａ），（ｂ）に示すように、最終的にホール素子２０ａとなるｎ型の低濃度不純物拡散領域５０ａを基板１０の表面に形成する。

基板１０表面に、イオン注入時のマスクとなるホトレジスト６０を積層し、低濃度不純物拡散領域５０ａの形成領域が開口するようにパターニングする。そして、ホトレジスト６０を介して、基板１０の所定領域に、燐（Ｐ）等のｎ型不純物をイオン注入（図２（ａ）の白抜き矢印方向）する。イオン注入後、活性化のための熱処理を行い、ｎ型の低濃度不純物拡散領域５０ａの形成が終了する。

次いで、図３（ａ），（ｂ）に示すように、基板１０に溝部１１を形成する。

低濃度不純物拡散領域５０ａを含む基板１０の表面に、例えば酸化シリコン膜を積層し、溝部１１の形成領域が開口するようにパターニングしてエッチングマスク６１とする。そして、エッチングマスク６１を介して、基板１０の所定領域をプラズマによりトレンチエッチングする。これにより、基板１０表面に対して略垂直な側面を有する四角柱状の溝部１１が形成される。

次いで、図４（ａ），（ｂ）に示すように、最終的にホール素子２０ｂとなるｎ型の低濃度不純物拡散領域５０ｂを、溝部１１の側面に形成する。

低濃度不純物拡散領域５０ｂは、エッチングマスク６１をマスクとし、溝部１１の側面に対して斜め方向（図４（ａ）の白抜き矢印方向）に、燐（Ｐ）等のｎ型不純物をイオン注入する。そして、イオン注入後、活性化のための熱処理を行い、ｎ型の低濃度不純物拡散領域５０ｂの形成が終了する。

次いで、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、配線部３０としてｎ型の高濃度不純物拡散領域を形成する。

先ず、図５（ａ），（ｂ）に示すように、エッチングマスク６１をマスクとし、溝部１１における低濃度不純物拡散領域５０ｂの形成面の対向面に対して、斜め方向（図５（ａ）の白抜き矢印方向）に、燐（Ｐ）等のｎ型不純物をイオン注入する。

次いで、図６（ａ），（ｂ）に示すように、エッチングマスク６１の所定領域を除去し、基板１０の表面に対して垂直（図６（ａ）の白抜き矢印方向）に、燐（Ｐ）等のｎ型不純物をイオン注入し、配線部３０である高濃度不純物拡散領域を形成する。これにより、ｎ型の低濃度不純物拡散領域５０ａ，５０ｂは、所定領域に配線部３０が形成されて、２個のホール素子２０ａ，２０ｂとなる。また、ホール素子２０ｂは、溝部１１の底面及び側面に渡って形成された配線部３０により接続される。

イオン注入後、活性化のための熱処理を行い、配線部３０であるｎ型の高濃度不純物拡散領域の形成が終了する。

最後に、図７に示すように、例えば窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜６２を堆積し、ホトリソグラフィとドライエッチングによりコンタクトホールを形成後、電極４０ａ〜４０ｄを含む配線（例えばアルミ配線）を形成する（図７において、電極４０ａ，４０ｃのみ図示）。以上の工程により、磁気センサ１００が完成する。

尚、本実施形態において、エッチングにより溝部１１を形成する例を示した。しかしながら、基板１０が複数層を積層してなる積層基板の場合には、予め加工された各層を積層することにより、基板１０に溝部１１を形成する構成であっても良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図８に基づいて説明する。図８は、本実施形態における磁気センサ１００の概略構成を示す図であり、（ａ）は上面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面における断面図である。

第２の実施の形態における磁気センサ１００は、第１の実施の形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第２の実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、溝部１１の直交する２つの側面にホール素子２０ａ，２０ｂを有する点である。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態における磁気センサ１００は、第１の実施形態同様、基板１０に四角柱状の溝部１１を有している。そして、同一の溝部１１の隣接する側面に２つのホール素子２０ａ，２０ｂを有している。

従って、本実施形態における磁気センサ１００も、２次元の磁界変化を検出する回転角センサとして適用することができる。

また、２つのホール素子２０ａ，２０ｂの形成面が互いに略９０度の角度をなしているので、磁界Ｂの角度演算が容易となる。特に、同一基板１０上に角度演算用の回路を有している場合には、その回路規模を小さくすることができる。

また、基板１０表面に対して垂直な溝部１１の側面にホール素子２０ｂが形成されているので、基板１０の平面方向において、センサ１００におけるホール素子２０の占める面積を小さくすることができる。特に、同一の溝部１１に２つのホール素子２０ａ，２０ｂが形成されているので、センサ１００の体格をより小型化することができる。

上述のように、２つのホール素子２０ａ，２０ｂを同一の溝部１１に有する場合、例えば、図８（ａ）に示すように、ホール素子２０ａ，２０ｂにバイアス電流を流すための電極４０ａ及び電極４０ｃの一方が共通となり、電極４０ａｃとなる。また、基板１０表面に形成された電極４０ａｃまでの溝部１１の側面及び底面に形成される配線部３０も共通となる。

尚、本実施形態に示す磁気センサ１００は、第１実施形態に示す製造方法を活用して製造することができる。本実施形態においては、基板１０表面へのホール素子２０ａの形成を省略し、かわりに溝部１１の側面に２つのホール素子２０ａ，２０ｂを形成する点が異なるだけである。

その際、溝部１１の隣接する２側面へのイオン注入は、例えば両側面に対して略４５度の方向からイオン注入することにより同時に実施しても良いし、夫々の側面に対して略９０度の方向からイオン注入することにより、２段階で実施しても良い。しかしながら、所定の領域にイオン注入するためには、夫々の側面に対して別個にイオン注入することが好ましい。

また、本実施形態においては、２つのホール素子２０ａ，２０ｂが形成される溝部１１の隣接する側面の角部が、図８（ａ）に示すように除去されずに残った凸領域を有している。これにより、ホール素子２０ａ，２０ｂの接続を防止している（尚、図８（ａ）において、便宜上、凸領域の一部分に形成される低濃度拡散領域を省略している）。このような凸領域は、溝部１１形成時のエッチングマスク６１のパターンを調整することにより形成することができる。しかしながら、それ以外にも、四角柱状の溝部１１を形成し、隣接する２側面にホール素子２０ａ，２０ｂを形成した後で、図９に示すように、２つのホール素子２０ａ，２０ｂが接続する角部７０（図９における破線で囲まれた領域）にｐ型の不純物をイオン注入することにより、ホール素子２０ａ，２０ｂを分離しても良い。

また、本実施形態においては、同一の溝部１１に２つのホール素子２０ａ，２０ｂを有する例を示した。しかしながら、異なる溝部１１の、直交する位置関係にある２つの側面にホール素子２０ａ，２０ｂを有する構成であっても良い。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施形態における磁気センサ１００の概略構成を示す図であり、（ａ）は上面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面における断面図である。

第３の実施の形態における磁気センサ１００は、第１の実施の形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第３の実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、溝部１１の周囲に応力緩衝用溝部を有する点である。

図１０（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態における磁気センサ１００は、第１の実施形態同様、基板１０に四角柱状の溝部１１を有しており、当該溝部１１の側面と基板１０の表面にそれぞれホール素子２０ｂを有している。そして、基板１０は、溝部１１の周囲に応力緩衝用溝部８０を有している。

応力緩衝用溝部８０は、基板１０に生じる応力を緩衝するための溝である。本実施形態においては、溝部１１同様、四角柱形状をもって、ホール素子２０ｂの周囲に形成されている。従って、応力の印加や温度変化等により基板１０に歪（応力）が生じても、応力緩衝用溝部８０により応力を緩衝することができる。すなわち、ホール素子２０ｂに生じるピエゾ効果の影響を低減することができるので、ホール素子２０ｂは磁界の変化を精度良く検出することができる。

尚、応力緩衝用溝部８０の形状は上記例に限定されるものではなく、基板１０に対して所定深さの溝であれば良い。

また、ホール素子２０ｂは、溝部１１の側面に形成されているので、ホール素子２０ａよりも基板１０に生じた応力の影響を受けやすい。従って、応力緩衝用溝部８０は、溝部１１の周囲に設けられると良い。しかしながら、ホール素子２０ａも多少なりとも基板１０に生じる応力の影響を受けるので、好ましくは、溝部１１の周囲であって、基板１０のホール素子２０ａの形成領域との間に設けられると良い。

このような磁気センサ１００は、第１実施形態に示す製造方法を活用して製造することができる。応力緩衝用溝部８０は溝部１１と別工程で形成されても良いが、本実施形態においては、エッチングにより溝部１１の形成とともに応力緩衝用溝部８０を形成する。従って、製造工程を簡素化することができる。尚、本実施形態においては、溝部１１とともに応力緩衝用溝部８０を形成し、イオン注入を行うため、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、ホール素子２０ｂと同一方向の応力緩衝用溝部８０の側面に低濃度不純物拡散領域５０ｂが形成され、底面及び側面に高濃度不純物拡散領域３０ａ（溝部１１の配線部３０と同様）が形成される。しかしながら、製造工程によっては、応力緩衝用溝部８０に低濃度不純物拡散領域５０ｂ及び高濃度不純物拡散領域３０ａが形成されない構成とすることもできる。

また、本実施形態における磁気センサ１００も、２次元の磁界変化を検出する回転角センサとして適用することができる。

また、２つのホール素子２０ａ，２０ｂの形成面が互いに略９０度の角度をなしているので、磁界Ｂの角度演算が容易となる。特に、同一基板１０上に角度演算用の回路を有している場合には、その回路規模を小さくすることができる。

また、基板１０表面に対して垂直な溝部１１の側面にホール素子２０ｂが形成されているので、基板１０の平面方向において、センサ１００におけるホール素子２０の占める面積を小さくすることができる。

また、本実施形態においては、１つの溝部１１に対し、１つの応力緩衝用溝部８０が形成される例を示した。しかしながら、応力緩衝用溝部８０の個数は特に限定されるものではない。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。

本実施形態において、磁気センサ装置１００は、同一の基板１０に２つのホール素子２０ａ，２０ｂを有する例を示した。しかしながら、同一の基板１０に複数のホール素子２０を有し、その内の少なくとも１つが溝部１１の側面に形成されている磁気センサ１００であれば、本発明を適用することができる。

例えば、図１１に示すように、同一基板１０に２つの溝部１１が形成され、基板１０の表面にホール素子２０ａを有し、２つの溝部１１の直交する位置関係にある２側面に、ホール素子２０ｂ，２０ｃを有する構成であっても良い。この場合、３次元の磁界変化を検出することができるので、磁気センサ１００を位置センサとして適用することができる。その際、図１１に示すように、基板１０が２つの溝部１１の周囲で、且つ、３つのホール素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの形成領域間に応力緩衝用溝部８０を有すると、各ホール素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃへのピエゾ効果の影響を低減することができる。図１１は本実施形態に変形例を示す上面から見た平面図である。図１１において、符号４０ｅはホール素子２０ｃにバイアス電流を流すための電極、符号４０ｆはホール素子２０ｃに生じるホール電圧を検出する電極である。

尚、溝部１１へのホール素子２０ｂ，２０ｃ及び配線部３０の形成は、例えば溝部１１の側面に対して垂直方向からイオン注入することにより形成しても良い。この場合、２つのホール素子２０ｂ，２０ｃの形成が２段階となるが、ホール素子２０ｂ，２０ｃの寸法精度は向上される。それ以外にも、ホール素子２０ｂ，２０ｃが形成されるそれぞれの溝部１１の側面（配線部３０が形成されるそれぞれの溝部１１の側面）に対して略４５度の方向からイオン注入することにより形成しても良い。この場合、２つのホール素子２０ｂ，２０ｃを同時に形成することができる。しかしながら、同一の溝部１１において、ホール素子２０ｂ（２０ｃ）の形成された側面と配線部３０の形成された側面以外の側面にも、イオン注入によりｎ型の低濃度不純物拡散領域及びｎ型の高濃度不純物拡散領域（ともに図示せず）が形成される。すなわち、当該側面に形成されたｎ型の低濃度不純物拡散領域及びｎ型の高濃度不純物拡散領域を介して、ホール素子２０ｂ（２０ｃ）が配線部３０と接続した状態となり、バイアス電流がｎ型の低濃度不純物拡散領域及びｎ型の高濃度不純物拡散領域を介して、ホール素子２０ｂ（２０ｃ）に流れる恐れがある。従って、バイアス電流が電極４０ｄ間（４０ｆ）に対して９０度の角度をもって流れるように、当該側面に形成されたｎ型の低濃度不純物拡散領域及びｎ型の高濃度不純物拡散領域に対してｐ型の不純物をイオン注入し、ｐ型の不純物拡散領域を形成すると良い。

また、図１２に示すように、同一基板１０に１つの溝部１１が形成され、基板１０の表面にホール素子２０ａを有し、溝部１１の２側面に、ホール素子２０ｂ，２０ｃを有する構成であっても良い。この場合も、３次元の磁界変化を検出することができるので、磁気センサ１００を位置センサとして適用することができる。図１２は本実施形態に変形例を示す上面から見た平面図である。図１２において、符号４０ｅはホール素子２０ｃにバイアス電流を流すための電極、符号４０ｆはホール素子２０ｃに生じるホール電圧を検出する電極、符号４０ｃｅは、ホール素子２０ｂ，２０ｃにバイアス電流を流すための共通の電極である。尚、図１１，１２以外にも、例えば溝部１１が並列に複数設けられ、各溝部１１の同一方向の側面にホール素子２０ｂが形成された構成であっても良い。この場合、溝部１１が同一の形状及び大きさであると、１つの溝部１１だけを形成する場合よりも、トレンチエッチング時の加工精度が向上される。

本発明の第１の実施における磁気センサの概略構成を示し、（ａ）は上面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。 磁気センサの製造工程のうち、基板表面へのホール素子形成工程を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面側から見た平面図である。 磁気センサの製造工程のうち、溝部形成工程を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面側から見た平面図である。 磁気センサの製造工程のうち、溝部側面へのホール素子形成工程を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面側から見た平面図である。 磁気センサの製造工程のうち、配線部形成工程（溝部側面）を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面側から見た平面図である。 磁気センサの製造工程のうち、配線部形成工程（図５以外）を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面側から見た平面図である。 磁気センサの製造工程のうち、電極を含む配線の形成工程を示す断面図である。 第２の実施における磁気センサの概略構成を示し、（ａ）は上面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面における断面図である。 第２の実施形態の変形例を示す平面図である。 第３の実施における磁気センサの概略構成を示し、（ａ）は上面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面における断面図である。 本実施形態の変形例を示す平面図である。 本実施形態の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１０・・・基板
１１・・・溝部
２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）・・・ホール素子
３０・・・配線部（高濃度不純物拡散領域）
４０（４０ａ〜４０ｆ，４０ａｃ，４０ｃｅ）・・・電極
５０ａ，５０ｂ・・・低濃度不純物拡散領域
８０・・・応力緩衝用溝部
１００・・・磁気センサ

Claims (17)

1. 基板に複数のホール素子を備える磁気センサであって、
   前記基板は、当該基板表面に対して略垂直な側面を有する溝部を少なくとも１箇所有し、
   前記溝部の側面に少なくとも１個の前記ホール素子が設けられることにより、複数の前記ホール素子の形成面が互いに略９０度の角度をなしていることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記基板は、前記溝部を除く表面に少なくとも１個の前記ホール素子を有していることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記溝部の直交する位置関係にある２つの側面に、それぞれ前記ホール素子を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気センサ。
4. 前記溝部は四角柱形状を有し、前記ホール素子は同一の溝部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ。
5. 前記基板は、前記溝部の周囲に、応力緩衝用溝部を有していることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の磁気センサ。
6. 前記基板は半導体基板であり、前記ホール素子として低濃度不純物拡散領域を有し、電極と前記低濃度不純物拡散領域とを電気的に接続する配線部として高濃度不純物拡散領域を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の磁気センサ。
7. 前記溝部の側面に設けられた前記低濃度不純物拡散領域に対し、前記高濃度不純物拡散領域が、前記溝部の底面及び前記低濃度不純物拡散領域が設けられていない前記溝部の側面に設けられ、前記溝部を除く前記基板の表面にて前記電極と接続していることを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ。
8. 基板に複数のホール素子を形成してなる磁気センサの製造方法であって、
   前記基板表面に対して略垂直な側面を有する溝部を、前記基板に少なくとも１箇所形成する溝部形成工程と、
   前記溝部の側面に少なくとも１個の前記ホール素子を形成する工程とを備え、
   形成された複数の前記ホール素子の形成面が互いに略９０度の角度をなすことを特徴とする磁気センサの製造方法。
9. 前記溝部は、前記基板をエッチングすることにより形成されることを特徴とする請求項８に記載の磁気センサの製造方法。
10. 前記基板は複数層からなり、前記溝部は予め所定形状に加工された各層を積層することにより形成されることを特徴とする請求項８に記載の磁気センサの製造方法。
11. 前記ホール素子は、前記溝部を除く前記基板の表面にも形成されることを特徴とする請求項８〜１０いずれか１項に記載の磁気センサの製造方法。
12. 前記ホール素子は、直交する位置関係にある前記溝部の２つの側面に、それぞれ形成されることを特徴とする請求項８〜１１いずれか１項に記載の磁気センサの製造方法。
13. 前記溝部は四角柱状に形成され、前記ホール素子は同一の前記溝部に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の磁気センサの製造方法。
14. 前記基板の前記溝部形成領域の周囲に、応力緩衝用溝部を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項８〜１３いずれか１項に記載の磁気センサの製造方法。
15. 前記応力緩衝用溝部は、前記溝部と同一工程において形成されることを特徴とする請求項１４に記載の磁気センサの製造方法。
16. 前記基板は半導体基板であり、前記ホール素子形成工程において、前記ホール素子として低濃度不純物拡散領域を形成し、電極と前記低濃度不純物拡散領域とを電気的に接続する配線部として高濃度不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項８〜１５いずれか１項に記載の磁気センサの製造方法。
17. 前記溝部の側面に形成される前記低濃度不純物拡散領域に対し、前記高濃度不純物拡散領域が、前記溝部の底面及び前記低濃度不純物拡散領域が形成されない前記溝部の側面に形成され、前記溝部を除く前記基板の表面にて前記電極と接続することを特徴とする請求項１６に記載の磁気センサの製造方法。

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