JP2008016863A - 縦型ホール素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電型不純物の添加された(ドーピングされた)多結晶シリコンからなる導電性膜材CTを当該ホール素子の半導体基板の内部に形成し、該導電性膜材CTとコンタクトを形成する配線を介して、同基板をグランド電位に固定する。またここでは、導電性膜材CTを、同基板に形成されたトレンチT1の内部に絶縁膜IL1を介して埋設するようにして、これにより、当該半導体基板の内部に磁気検出部HP1を区画形成するようにしている。
【選択図】図1
Description
拡散層23a〜23dと端子SおよびGおよびV1およびV2とがそれぞれ電気的に接続されている。また、上記N+拡散層23a〜23dにおいて、N+拡散層23aおよび23bとN+拡散層23cおよび23dとは、それぞれ対向するかたちで上記拡散層24に囲
繞される半導体領域22の4隅に形成されており、それら対抗する電極に挟まれる領域が、磁気検出部(ホールプレート)HP2となる。さらにこの上には、この磁気検出部HP2を含めた当該ホール素子の略全面を覆う態様で、グランド端子GDに電気的に接続されるグランドプレートGP2が設けられている。なお、このグランドプレートGP2の材料としては、例えばアルミニウムや、導電型不純物の添加された(ドーピングされた)多結晶シリコン等が採用される。
VH=(RHIB/d)cosθ、RH=1/(qn)
を用いて、検出対象の磁界成分、すなわち当該ホール素子の基板の表面に垂直な磁界成分を算出することとしている。なお、上記計算式において、VHはホール電圧、RHはホール係数、Iは駆動電流、Bは磁気検出部に入射される磁束密度、dは磁気検出部の幅、θはホール素子と磁界とのなす角度、qは電荷、nはキャリア濃度にそれぞれ相当する。上記計算式からも分かるように、ホール素子と磁界とのなす角度θに応じてホール電圧VHが変化するため、これを利用することで角度の検出が可能となる。このように、ホール素子を用いることで、上述の角度検出センサを実現することができる。
前中一介、外3名,「集積化三次元磁気センサ」,電気学会論文誌 C,平成元年,第109巻,第7号,p483−490
図1に、この発明にかかる縦型ホール素子についてその第1の実施の形態を示す。
この実施の形態にかかる縦型ホール素子も、先の図12に例示した縦型ホール素子と同様、基板(ウェハ)表面に対して水平な磁界成分を検出するものであり、位相差の異なる2つのホール素子を1チップに集積化できるという特長をもつ。ただし、この実施の形態の縦型ホール素子では、図1に示すような構造とすることによって、当該ホール素子を含めたその周辺の電位を固定して、磁気検出精度を高めるようにしている。
(1)当該ホール素子の半導体基板が、その内部に導電性膜材(導電層)CTを有して且つ、該導電性膜材CTとコンタクトを形成する配線を介してグランド電位に固定される構造とした。こうすることで、当該ホール素子を含めたその周辺の電位がグランド電位に固定されて、より高い精度での磁気検出が可能になる。
(3)また、磁気検出精度を高めることによって、ホール素子としての歩留りも向上するようになり、ひいては低コスト化や省エネルギー化が図られるようにもなる。
図2に、この発明にかかる縦型ホール素子についてその第2の実施の形態を示す。
以下、同図2を参照して、先の第1の実施の形態の縦型ホール素子との相違点を主に、この実施の形態にかかる縦型ホール素子の構造について説明する。なお、この図2において、図2(a)はこのホール素子の平面図、図2(b)は図2(a)のL1−L1線に沿った断面図、図2(c)は図2(b)中に一点鎖線で示されている領域Aを拡大して示す断面図である。また、この図2において、先の図1に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示しており、それら各要素についての重複する説明は割愛する。
図3に、この発明にかかる縦型ホール素子についてその第3の実施の形態を示す。
以下、同図3を参照して、先の第1の実施の形態の縦型ホール素子との相違点を主に、この実施の形態にかかる縦型ホール素子の構造について説明する。なお、この図3において、図3(a)はこのホール素子の平面図、図3(b)は図3(a)のL1−L1線に沿った断面図、図3(c)は図3(b)中に一点鎖線で示されている領域Aを拡大して示す断面図である。また、この図3において、先の図1に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示しており、それら各要素についての重複する説明は割愛する。
図4に、この発明にかかる縦型ホール素子についてその第4の実施の形態を示す。
以下、同図4を参照して、先の第1の実施の形態の縦型ホール素子との相違点を主に、この実施の形態にかかる縦型ホール素子の構造について説明する。なお、この図4において、図4(a)はこのホール素子の平面図、図4(b)は図4(a)のL1−L1線に沿った断面図である。また、この図4において、先の図1に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示しており、それら各要素についての重複する説明は割愛する。
図5に、この発明にかかる縦型ホール素子についてその第5の実施の形態を示す。
以下、同図5を参照して、先の第3の実施の形態の縦型ホール素子との相違点を主に、この実施の形態にかかる縦型ホール素子の構造について説明する。なお、この図5において、図5(a)はこのホール素子の平面図、図5(b)は図5(a)のL1−L1線に沿った断面図、図5(c)は図5(b)中に一点鎖線で示されている領域Aを拡大して示す断面図である。また、この図5において、先の図3に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示しており、それら各要素についての重複する説明は割愛する。
図6に、この発明にかかる縦型ホール素子についてその第6の実施の形態を示す。
以下、同図6を参照して、先の第5の実施の形態の縦型ホール素子との相違点を主に、この実施の形態にかかる縦型ホール素子の構造について説明する。なお、この図6において、図6(a)はこのホール素子の平面図、図6(b)は図6(a)のL1−L1線に沿った断面図である。また、この図6において、先の図5に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示しており、それら各要素についての重複する説明は割愛する。
なお、上記各実施の形態は、以下の態様をもって実施することもできる。
・上記第1〜第3および第5の実施の形態において、当該ホール素子を他の素子と素子分離する上記拡散層(素子分離部)14をグランド電位に固定する構造としてもよい。このような構造とすることで、第4の実施の形態の前記(10)の効果と同様もしくはそれに準じた効果を得ることができるようになる。例えば、上記第1の実施の形態の縦型ホール素子に対してこの構造を適用した場合には、図7に示されるような構造になる。なお、同図7は先の図1(b)に対応する断面図である。
・同第4の実施の形態の縦型ホール素子にあって磁気検出部を含めた当該ホール素子の略全面を覆う導体プレートGP1を、上記第2および第3および第5および第6の実施の形態の縦型ホール素子に対して適用した構造であっても、第4の実施の形態の前記(8)の効果や(9)の効果と同様もしくはそれに準じた効果は得ることができるようになる。例えば、上記第5の実施の形態の縦型ホール素子に対してこの構造を適用した場合には、図9に示されるような構造になる。なお、同図9は先の図5(b)に対応する断面図である。
Claims (9)
- 半導体基板の表面に垂直な成分を含む電流が、同半導体基板内の磁気検出部に供給されるとともに、その電流に対して発生するホール電圧を通じて前記半導体基板の表面に水平な磁界成分を検出する縦型ホール素子において、
前記半導体基板が、その内部に一乃至複数の導電層を有して且つ、当該導電層とコンタクトを形成する配線を介して任意の電位に固定されるようにし、
前記導電層は、前記半導体基板に形成されたトレンチの内部に絶縁膜を介して埋設される導電性膜材である
ことを特徴とする縦型ホール素子。 - 前記導電性膜材は、導電型不純物の添加された多結晶シリコンからなる
請求項1に記載の縦型ホール素子。 - 半導体基板の表面に垂直な成分を含む電流が、同半導体基板内の磁気検出部に供給されるとともに、その電流に対して発生するホール電圧を通じて前記半導体基板の表面に水平な磁界成分を検出する縦型ホール素子において、
前記半導体基板が、その内部に一乃至複数の導電層を有して且つ、当該導電層とコンタクトを形成する配線を介して任意の電位に固定されるようにし、
前記導電層は、前記半導体基板に導電型不純物が添加されるかたちで形成された拡散層からなり、
P型およびN型の拡散層が、前記導電層として少なくとも1組、当該ホール素子の外周に隣り合うかたちで配設されてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。 - 前記半導体基板は、前記導電層とコンタクトを形成する配線を介して電源電位およびグランド電位のいずれか一方に固定される
請求項1〜3のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。 - 前記導電層は、前記半導体基板内に前記磁気検出部を区画形成する電位障壁部である
請求項1〜4のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。 - 前記導電層は、当該ホール素子を他の素子と素子分離する素子分離部である
請求項1〜4のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。 - 前記半導体基板の上には、任意の電位に固定された導体プレートが少なくとも前記磁気検出部を覆うかたちで配設されてなる
請求項1〜6のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。 - 前記導体プレートは、電源電位およびグランド電位のいずれか一方に固定されてなる
請求項7に記載の縦型ホール素子。 - 前記半導体基板は、同基板に導電型不純物が添加されるかたちで形成される半導体領域を有してなり、前記磁気検出部はこの半導体領域内に形成されてなる
請求項1〜8のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
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