半导体装置制造方法及图纸

一种纵型霍尔元件，提高利用沿与衬底平行的方向流动的电流的灵敏度，且减小偏置电压，该纵型霍尔元件具备：第2导电型的半导体层，设置在第1导电型的半导体衬底上，浓度分布恒定；第2导电型的杂质扩散层，设置在半导体层上，浓度比半导体层高；多个电极，在杂质扩散层的表面在一条直线上设置，由浓度比杂质扩散层高的第2导电型的杂质区域构成；以及多个第1导电型的电极分离扩散层，在杂质扩散层的表面，分别设置在多个电极的各电极间，使多个电极分别分离。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术关于半导体装置，特别是，关于具有探测水平方向的磁场的纵型霍尔元件的半导体装置。
技术介绍
霍尔元件作为磁传感器能够进行非接触方式的位置探测或角度探测，因此能用于各种用途。其中一般常常知道的是使用检测对于半导体衬底表面垂直的磁场分量的横型霍尔元件的磁传感器，但也提出各种使用检测对于衬底的表面平行的磁场分量的纵型霍尔元件的磁传感器。进而，还提出组合横型霍尔元件和纵型霍尔元件而2维、3维地检测磁场的磁传感器。然而，纵型霍尔元件与横型霍尔元件相比，难以使灵敏度变高。因此，在专利文献1（特别是，参照图3）中，提出了这样的结构：对形成在P型衬底的磁感受部（N阱）设置由N型扩散层构成的电极及分离邻接的电极间的电极分离扩散层（P阱），磁感受部具有在衬底表面具有最高浓度并随着从该表面加深而缓缓变成低浓度这样的浓度分布。通过这样的结构，使得所形成的耗尽层的宽度和随着从衬底表面加深而变窄的电极分离扩散层的宽度互相增补，抑制磁感受部中的电流的扩展，能够相对增加向与衬底垂直的方向流动的电流分量，谋求灵敏度的提高。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本特开2005－333103号公报。
技术实现思路
【专利技术要解决的课题】专利文献1的构造具有如以下的特性。即，在向夹住电极分离扩散层的二个电极间供给电流的情况下，电流从衬底表面的一个电极向衬底背面方向（下方）流动后，在电极分离扩散层的下部沿与衬底平行的方向流动，从此处向衬底表面的另一个电极（上方）流动。此时，在电极分离扩散层的下部沿与衬底平行的方向流动的电流，会特别集中到电极分离扩散层的下部的磁感受部中电阻最低的（浓度高的）区域即电极分离扩散层的正下方而流动。而且，磁感受部随着向衬底背面侧前进而成为高电阻，因此在电极分离扩散层的下部的磁感受部中接近衬底背面的区域，成为几乎不流动电流的状态。因而，沿与衬底平行的方向流动的电流在衬底的深度方向上的宽度会变窄。已知霍尔元件的磁灵敏度与流动的电流的宽度成比例地变高，在专利文献1的构造中，如上述，由于沿与衬底平行的方向流动的电流的宽度较窄，结果难以提高灵敏度。另外，电流流过具有浓度分布的区域，因此成为电流路径的偏差原因，有可能偏置电压增大。因而，本专利技术的目的在于提供具有提高利用沿与衬底平行的方向流动的电流的灵敏度、且减小偏置电压的纵型霍尔元件的半导体装置。【用于解决课题的方案】本专利技术的半导体装置是具有第1导电型的半导体衬底和设置在所述半导体衬底上的纵型霍尔元件的半导体装置，其特征在于，所述纵型霍尔元件具备：第2导电型的半导体层，设置在所述半导体衬底上，浓度分布恒定；第2导电型的杂质扩散层，设置在所述半导体层上，浓度比所述半导体层高；多个电极，在所述杂质扩散层的表面在一条直线上设置，由浓度比所述杂质扩散层高的第2导电型的杂质区域构成；以及多个第1导电型的电极分离扩散层，在所述杂质扩散层的表面，分别设置在所述多个电极的各电极间，使所述多个电极分别分离。【专利技术效果】依据本专利技术，第2导电型的杂质扩散层中，形成在第1导电型的电极分离扩散层各自的周围的耗尽层还向半导体层的方向（下方）扩展，并扩展至半导体层的上表面附近。因此，在向二个电极间供给电流的情况下，电流从一个电极向半导体衬底的背面方向（下方）流动后，遍及半导体层内的整体而沿与衬底平行的方向流动，从此处向另一个电极（上方）流动。即，形成在电极分离扩散层的周围的耗尽层的最下部扩展到半导体层的上表面附近，从而沿与衬底平行的方向流动的电流因电极分离扩散层及耗尽层的存在而受阻，几乎或者完全不能流过杂质扩散层内。因此，沿与衬底平行的方向流动的电流几乎或者全部会流过半导体层内。而且由于该半导体层的浓度分布恒定，所以在半导体层内没有电阻低的部分、高的部分，半导体层内的电阻均匀，因此电流不会偏向一部分流动，而是遍及整体流动。因而，能够扩大沿与半导体衬底平行的方向流动的电流的深度方向上的宽度，由此，能够提高霍尔元件的磁灵敏度。另外，电流沿与衬底平行的方向流动的区域为浓度分布恒定的半导体层，因此电流路径难以出现偏差，能够减小偏置电压。附图说明【图1】（a）是本专利技术的实施方式的具有纵型霍尔元件的半导体装置的平面图，（b）是沿着（a）的L－L’线的截面图。【图2】是图1（b）的放大图。具体实施方式以下，一边参照附图一边对用于实施本专利技术的方式详细地进行说明。图1是用于说明本专利技术的一个实施方式的具有纵型霍尔元件的半导体装置的图，图1（a）是平面图，图1（b）是沿着图1（a）的L－L’线的截面图。如图1所示，本实施方式的半导体装置具备：第1导电型即P型的半导体衬底10；设置在半导体衬底10上的纵型霍尔元件100；以及以包围纵型霍尔元件100的周围的方式设置的P型的元件分离扩散层80。纵型霍尔元件100具备以下部分而构成：设置在半导体衬底10上的第2导电型即N型的半导体层20；设置在N型半导体层20上的N型杂质扩散层30；在N型杂质扩散层30的表面在一条直线上设置的由N型的杂质区域构成的成为用于供给驱动电流及用于输出霍尔电压的电极的电极51～55；以及在N型杂质扩散层30的表面设置在电极51～55各自之间，并分别分离电极51～55的P型的电极分离扩散层61～64。进而，在纵型霍尔元件100中，以覆盖N型杂质扩散层30的表面的除了设置电极51～55的区域以外的区域的方式，作为绝缘膜，设置例如SiO2膜70。由此，在N型杂质扩散层30表面，能够抑制与半导体衬底10平行地流动的电流。在图1（b）的右侧，示出P型半导体衬底10、N型半导体层20、及N型杂质扩散层30所包含的杂质的浓度分布（profile）。由该浓度分布可知，N型半导体层20杂质的浓度分布恒定，N型杂质扩散层30具有将其表面附近设为最高浓度、随着从表面向半导体层20前进而成为低浓度的浓度分布。这样的结构例如通过下述方法形成，即通过外延生长，在半导体衬底10上形成外延层后，使N型杂质扩散到既定深度，从而在外延层的上部形成如上述的N型杂质扩散层30，在下部不扩散N型杂质而保留N型半导体层20。通过如此形成，N型半导体层20的浓度为比N型杂质扩散层30的最下部的浓度低的浓度且变得恒定。在此，为了提高磁灵敏度，N型半导体层20的厚度越厚越好，例如，最好为6μm以上。进而，N型半导体层20的杂质浓度优选为1×1015～1×1017atoms/cm3左右。另外，N型杂质扩散层30的表面附近的杂质浓度优选为1×1017～1×1018atoms/cm3左右、N型杂质扩散层30的深度优选浅到3～5um左右。元件分离扩散层80比N型半导体层20的底部还深，以达到P型的半导体衬底10的方式形成。由此，将纵型霍尔元件100从半导体衬底10上的其他区域（未图示）电分离。在通过P型元件分离扩散层80与纵型霍尔元件100电分离的半导体衬底10上的其他区域（未图示），设置构成用于处理来自纵型霍尔元件100的输出信号或者向纵型霍尔元件100供给信号的电路的晶体管等的元件。为了形成这样的元件，在该区域的至少一部分形成有N阱。因而，N型杂质扩散层30能够以与上述N阱相同的工序同时形成。因而，该N阱会具有与N型杂质扩散层30相同的深度及相同的浓度分布。这样，依据本实施方式，无需增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，具有第1导电型的半导体衬底和设置在所述半导体衬底上的纵型霍尔元件，其特征在于，所述纵型霍尔元件具备：第2导电型的半导体层，设置在所述半导体衬底上，浓度分布恒定；第2导电型的杂质扩散层，设置在所述半导体层上，浓度比所述半导体层高；多个电极，在所述杂质扩散层的表面在一条直线上设置，由浓度比所述杂质扩散层高的第2导电型的杂质区域构成；以及多个第1导电型的电极分离扩散层，在所述杂质扩散层的表面，分别设置在所述多个电极的各电极间，使所述多个电极分别分离。

【技术特征摘要】
2016.12.05 JP 2016-2359981.一种半导体装置，具有第1导电型的半导体衬底和设置在所述半导体衬底上的纵型霍尔元件，其特征在于，所述纵型霍尔元件具备：第2导电型的半导体层，设置在所述半导体衬底上，浓度分布恒定；第2导电型的杂质扩散层，设置在所述半导体层上，浓度比所述半导体层高；多个电极，在所述杂质扩散层的表面在一条直线上设置，由浓度比所述杂质扩散层高的第2导电型的杂质区域构成；以及多个第1导电型的电极分离扩散层，在所述杂质扩散层的表面，分别设置在所述多个电极的各电极间，使所述多个电极分别分离。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，形成在所述多个电极分离扩散层各自的周围的耗尽层的最下部的位置为与所述半导体层的上表面大致相同的位置。3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述杂质扩散层具有浓度随着从所述表面向所述半导体层前进而变低的浓度分布。4.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述杂质扩散层具有浓度随着从所述表面向所述半导体层前进而变低的浓度分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：飞冈孝明，海老原美香，
申请(专利权)人：艾普凌科有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP