半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体装置。提供一种具有更可靠地抑制向磁感受部的耗尽层的扩展而减少了特性偏差的霍尔元件的半导体装置。一种半导体装置，具有：第一导电型的半导体基板；以及在半导体基板上设置的霍尔元件，霍尔元件具备：在半导体基板上与半导体基板分离设置的第二导电型的磁感受部；以及在半导体基板上以包围磁感受部的侧面和底面的方式设置而比磁感受部低浓度且浓度分布固定的第二导电型的半导体层。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术涉及半导体装置，特别是涉及具有对与半导体基板垂直的方向的磁场进行感测的霍尔元件的半导体装置。
技术介绍
霍尔元件能够使用霍尔效应来检测磁场，通过用作磁传感器，从而能够以非接触进行位置或角度的感测，因此，在各种用途中使用。通常广泛知晓能够对垂直方向的磁场进行检测的横向霍尔元件。横向霍尔元件例如具有在半导体基板上设置的磁感受部、在该磁感受部的表面设置的一对输入电极、以及一对输出电极来构成。然后，当向半导体基板沿垂直的方向施加磁场且在一对输入电极间流动电流时，由于磁场的作用，在与电流和磁场双方垂直的方向上产生洛伦兹力。由此，在一对输出电极间产生电动势，将其作为输出电压得到，由此，能够检测磁场。在这样的横向霍尔元件中，根据向输入电极施加的电压，向磁感受部扩展的耗尽层的宽度发生变动，由此，成为电流路径的磁感受部的电阻值发生变动，存在产生霍尔元件的特性的偏差等问题。作为向这样的问题的对策，在专利文献1所示的霍尔元件中，在P型半导体基板内设置成为磁感受部的N型的第一阱层、以及包围其外侧且比第一阱层低浓度的N型的第二阱层，抑制在半导体基板与第二阱层之间形成的耗尽层扩展到第一阱层。由此，由于磁感受部（第一阱层）不会受到耗尽层的影响，所以能够防止电阻值发生变动的情况，因此，能够抑制特性偏差。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-149838号公报；专利文献2：日本特开平06-186103号公报。专利技术要解决的课题可是，在专利文献1的构造中，产生以下那样的问题。即，通过利用离子注入等向半导体基板导入N型的杂质来形成设置在第一阱层的外侧的、浓度比第一阱层低的第二阱层，因此，在第二阱层中产生杂质的浓度分布。像这样，当第二阱层具有浓度分布时，在第二阱层与半导体基板的PN结部形成的耗尽层由于第二阱层具有浓度分布的情况的影响而难以为均匀的厚度。因此，根据场所而存在耗尽层延伸到第一阱层内的可能性。结果是，成为磁感受部的第一阱层根据场所而受到耗尽层的影响，其电阻值发生变动，产生特性偏差。另一方面，在未施加磁场时输出的所谓偏移电压通常使用旋转电流法消除（进行偏移消除）（例如，参照专利文献2）。可是，在专利文献1所示的霍尔元件中，如上述那样，耗尽层的扩展方式难以均匀。因此，当在专利文献1的霍尔元件中进行根据旋转电流法的偏移消除的情况下切换流动电流的方向（电流施加方向）时，在各电流施加方向上生成的耗尽层的扩展方式不同，因此，无法消除完偏移电压而残留。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种具有更可靠地抑制向磁感受部的耗尽层的扩展而减少了特性偏差的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，一种半导体装置，具有：第一导电型的半导体基板；以及在所述半导体基板上设置的霍尔元件，所述半导体装置的特征在于，所述霍尔元件具备：在所述半导体基板上与所述半导体基板分离设置的第二导电型的磁感受部；以及在所述半导体基板上以包围所述磁感受部的侧面和底面的方式设置而比所述磁感受部低浓度且浓度分布固定的第二导电型的半导体层。专利技术效果根据本专利技术，在第一导电型的半导体基板与第二导电型的半导体层的PN结部产生耗尽层。这样的耗尽层向半导体基板侧和半导体层侧双方扩展，该耗尽层之中的向半导体层侧扩展的部分朝向磁感受部的方向扩展。可是，半导体基板与磁感受部不直接相接而半导体层介于半导体基板与磁感受部之间以及磁感受部的浓度比半导体层的浓度高，因此，能够防止耗尽层到达到磁感受部。而且，关于半导体层，其浓度分布固定，因此，在与半导体基板的接合部的哪个部分，所形成的耗尽层的扩展方式都均匀。因此，可靠地抑制耗尽层向磁感受部扩展，由此，能够减少霍尔元件的特性偏差。因此，在进行根据旋转电流法的偏移消除的情况下，即使切换电流施加方向，在各电流施加方向上生成的耗尽层的扩展方式也大致同等，因此，能够充分除去偏移电压。附图说明图1（a）是本专利技术的第一实施方式的半导体装置的平面图，（b）是沿着（a）的A-A线的剖面图。图2是本专利技术的第二实施方式的半导体装置的剖面图。图3是本专利技术的第三实施方式的半导体装置的剖面图。图4是本专利技术的第四实施方式的半导体装置的剖面图。具体实施方式在以下，一边参照附图一边对用于实施本专利技术的方式进行说明。图1是用于说明本专利技术的第一实施方式的半导体装置100的图，图1（a）是平面图，图1（b）是沿着图1（a）的A-A线的剖面图。如图1所示那样，本实施方式的半导体装置100具备：P型（第一导电型）的半导体基板11、在半导体基板11上设置的霍尔元件（Hallelement）10、以及以包围霍尔元件10的周围的方式设置的P型的元件分离扩散层14。霍尔元件10具备：在半导体基板11上与半导体基板11分离设置的N型（第二导电型）的磁感受部12、在半导体基板11上以包围磁感受部12的侧面和底面的方式设置而比磁感受部12低浓度且浓度分布固定的N型的半导体层13、以及由在磁感受部12的表面设置的比磁感受部12高浓度的N型杂质层构成的电极15~18。此外，设置有绝缘膜（例如，氧化硅膜）19，以使覆盖磁感受部12和半导体层13的表面的除了设置有电极15~18和元件分离扩散层14的区域之外的区域。由此，能够在磁感受部12表面抑制与半导体基板11平行流动的电流。根据这样的结构，在半导体基板11与半导体层13的PN结部产生的耗尽层向半导体基板11侧和半导体层13侧双方扩展，向半导体层13侧扩展的耗尽层朝向磁感受部12的方向扩展。可是，半导体基板11与磁感受部12不直接相接，半导体层13介于半导体基板11与磁感受部12之间，并且，磁感受部12比半导体层13高浓度，因此，能够防止耗尽层到达到磁感受部12。进而，关于半导体层13，其浓度分布固定，因此，在与半导体基板11的接合部的哪个部分，所形成的耗尽层的扩展方式都均匀。因此，能够可靠地抑制耗尽层扩展到磁感受部12来减少霍尔元件的特性偏差。因此，在本实施方式的霍尔元件10中进行根据旋转电流（spinningcurrent）法的偏移消除（offsetcancel）的情况下，即使切换电流施加方向，也能够使在各电流施加方向上生成的耗尽层的扩展方式大致同等。因此，能够充分减少偏移电压。再有，N型杂质的浓度分布固定的半导体层13例如通过在半导体基板11上进行外延生长来形成。然后，磁感受部12例如通过向利用外延生长形成的半导体层13导入N型的杂质来形成。在此，通常，已知霍尔元件的磁灵敏度与迁移率成比例变高，因此，磁感受部12的杂质浓度越低越优选，例如，优选的是1×1016~1×1018atoms/cm3左右。此外，利用外延生长形成的半导体层13的杂质浓度需要设定为比磁感受部12低的浓度，以使可靠地抑制在半导体基板11与半导体层13的PN结部形成的耗尽层到达磁感受部12。因此，例如，优选的是1×1015~1×1016atoms/cm3左右。此外，为了关于深度（厚度）方向而在半导体基板11与半导体层13的PN结部形成的耗尽层也不到达磁感受部12，需要适当设定磁感受部12和半导体层13的深度（厚度），例如，在使磁感受部12的深度（厚度）为3~5μm左右的情况下，优选使半导体层13的深度（厚度）为6~9μm左右。元件分离扩散层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，具有：第一导电型的半导体基板；以及在所述半导体基板上设置的霍尔元件，所述半导体装置的特征在于，所述霍尔元件具备：在所述半导体基板上与所述半导体基板分离设置的第二导电型的磁感受部；以及在所述半导体基板上以包围所述磁感受部的侧面和底面的方式设置而比所述磁感受部低浓度且浓度分布固定的第二导电型的半导体层。

【技术特征摘要】
2017.04.28 JP 2017-0903941.一种半导体装置，具有：第一导电型的半导体基板；以及在所述半导体基板上设置的霍尔元件，所述半导体装置的特征在于，所述霍尔元件具备：在所述半导体基板上与所述半导体基板分离设置的第二导电型的磁感受部；以及在所述半导体基板上以包围所述磁感受部的侧面和底面的方式设置而比所述磁感受部低浓度且浓度分布固定的第二导电型的半导体层。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述磁感受部的下部还具备在所述半导体基板与所述半导体层之间设置且比所述半导体基板高浓度的第一导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：小川洋平，飞冈孝明，
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