垂直的霍尔传感器结构制造技术

一种垂直的霍尔传感器结构，其具有衬底层、第一导电类型的半导体区域、分别从半导体区域的上侧延伸到半导体区域中的至少一个第一导电类型的第一、第二和第三半导体接通区域、至少一个第二导电类型的半导体接通区域，其中，第一导电类型的半导体接通区域彼此间隔开，并且在每个第一导电类型的半导体接通区域上布置有金属连接接通层，第二导电类型的第一半导体接通区域与第一导电类型的第一半导体接通区域邻接，或与第一导电类型的第一半导体接通区域具有最高0.2μm的间隔，第一导电类型的第一半导体接通区域与第二导电类型的第一半导体接通区域导电地连接。

【技术实现步骤摘要】
垂直的霍尔传感器结构
本专利技术涉及一种垂直的霍尔传感器结构。
技术介绍
由DE102011107767A1已知一种霍尔传感器结构，该霍尔传感器结构由多个串联连接的霍尔传感器元件组成。每个霍尔传感器元件在n槽区域(Wannengebiet)中包括三个n半导体接通区域，其中，在n半导体接通区域之间分别布置有(例如由高掺杂p+扩散组成的)隔离区域。
技术实现思路
在这种背景下，本专利技术的任务在于说明一种扩展现有技术的设备。该任务通过具有根据本专利技术的特征的霍尔传感器结构来解决。本专利技术的有利构型是优选的实施方式。根据本专利技术的主题提供一种垂直的霍尔传感器结构，其具有衬底层，该衬底层具有构造在衬底层上或构造在衬底层中的半导体区域。半导体区域具有第一导电类型，并且借助介电层或借助p/n结与衬底层电隔离。此外设置至少一个第一导电类型的第一、第二和第三半导体接通区域以及至少一个第二导电类型的第一半导体接通区域，所述至少一个第一导电类型的第一、第二和第三半导体接通区域分别从半导体区域的上侧延伸到半导体区域中。第一导电类型的半导体接通区域分别彼此间隔开。在每个第一导电类型的半导体接通区域上布置有金属连接接通层。此外，设置延伸到半导体区域中的至少一个第二导电类型的第一半导体接通区域(HK2)，其中，第二导电类型的第一半导体接通区域与第一导电类型的第一半导体接通区域邻接，或具有至第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)最高0.2μm的间隔。第一导电类型的第一半导体接通区域与第二导电类型的第一半导体接通区域导电地连接。可以理解，第一导电类型是n型且第二导电类型是p型，或者第一导电类型是p型且第二导电类型是n型。应注意，术语“导电地连接”在本文中表示第一导电类型的半导体接通区域与第二导电类型的半导体接通区域之间的电短接。研究已经表明，尤其在尤其以霍尔传感器的低的工作电流(即电流在10μA至100mA范围内的情况下)接通传感器期间，可以避免少数载流子的暂时耗尽(Verarmung)。尤其当少数载流子具有高的有效质量(例如n槽中的孔)并且由此相比于多数载流子具有较低的迁移率时，通过本文中的具有不同导电类型的半导体接通区域的彼此相邻的布置能够显着减少接通时间。因此，一个优点在于，例如在接通传感器期间通过至少一个第二导电类型的半导体接通区域在低电流的情况下提供少数电荷载流子，由此改善霍尔传感器的瞬态特性。紧接接通之后，在测量值在几秒钟后达到稳定的可负载的值之前，由于缺少少数电荷载流子，在通常的霍尔传感器中会观察到测量值的漂移。这种漂移通过根据本专利技术的设计来抑制或避免。换句话说，借助根据本专利技术的第二导电类型的半导体接通区域的构造确保紧接接通之后的测量值的稳定性。另一优点在于，在半导体的区域中能够避免阈值电压注入(Schwellspannungsimplantation)，并且即使在小于8·1015N/cm3的范围中的半导体区域的低掺杂的情况下也能够改善接通性能，由此实现霍尔传感器结构的高敏感度。即提供一种具有改善的接通性能的最高灵敏的霍尔传感器。根据第一实施方式，第一导电类型的第一半导体接通区域具有第一区域和第二区域，其中，第二导电类型的第一半导体接通区域布置在第一区域与第二区域之间，第二导电类型的第一半导体接通区域与第一区域以及第二区域邻接，或者具有最高0.2μm的间隔。第二导电类型的半导体接通区域近似等分(teilen)第一导电类型的第一半导体接通区域，并且与第一导电类型的第一半导体接通区域短接。在另一实施方式中，霍尔传感器结构包括第二导电类型的第二半导体接通区域，其中，第二导电类型的第一半导体接通区域与第一导电类型的第一半导体接通区域的第一侧面邻接，或者至第一侧面具有最高0.2μm的间隔，并且第二导电类型的第二半导体接通区域与第一导电类型的第一半导体接通区域的与第一侧面相对置的第二侧面邻接，或者至第二侧面具有最高0.2μm的间隔。因此，两个第二导电类型的半导体接通区域近似围绕(einrahmen)第一导电类型的第一半导体接通区域。根据另一实施方式，第一导电类型的半导体接通区域和第二导电类型的半导体接通区域分别具有矩形的上侧。根据一种实施方式，第一导电类型的半导体接通区域沿直线布置，其中，第一导电类型的第一半导体接通区域沿直线在其他的第一导电类型的半导体接通区域之间居中地布置。第一导电类型的第一半导体接通区域的居中的布置以及与之尽可能邻接的第二导电类型的半导体接通区域一起确保快速且同时对称地注入(nachliefern)少数电荷载流子。在一种扩展方案中，霍尔传感器结构具有至少一个第二导电类型的附加的半导体接通区域，其中，第二导电类型的附加的半导体接通区域沿着半导体区域的上侧的边缘从上侧延伸到半导体区域中，并且至第一导电类型的半导体接通区域分别具有间隔。根据一种扩展方案，第二导电类型的附加的半导体接通区域沿着半导体区域的外周的或半导体区域的活性区域的外周的至少50％或至少75％或至少90％延伸。例如第二导电类型的附加的半导体接通区域完全地包围将第一导电类型的半导体接通区域包含在内的区域。在一种扩展方案中，第二导电类型的附加的半导体接通区域被钳位在参考电位。根据一种实施方式，霍尔传感器结构具有介电的隔离层，其中，该隔离层包括氧化物，该隔离层覆盖衬底层的上侧以及半导体区域的上侧，并且该隔离层具有至少1nm的厚度或具有在3nm至30nm之间的范围内的厚度。根据第一替代的扩展方案，半导体区域从衬底层的上侧槽状地延伸到衬底层中，其中，在一种扩展方案中，霍尔传感器结构具有多晶硅层，并且多晶硅层覆盖隔离层的上侧的一部分，并且多晶硅层具有0.1μm至0.8μm或0.4μm至0.6μm的厚度。在另一扩展方案中，多晶硅层具有至每个第一半导体接通区域至少0.2μm或至少0.4μm的间隔。可以理解，在该实施方式中，槽状的半导体区域的上侧以及半导体接通区域的上侧与衬底层的上侧重合，并且优选形成平坦的平面。多晶硅层构造栅极多晶硅(Gate-Poly)，并且在一种扩展方案中被硅化，以便能够建立可靠的电有效连接。多晶硅层优选地被钳位到参考电位。参考电位优选构造为接地电位。在一种扩展方案中，在衬底层与槽状的半导体区域之间的边界区域中，第二导电类型的附加的半导体接通区域从衬底层的上侧和半导体区域的上侧延伸到衬底层和半导体区域中。因此，第二导电类型的附加的半导体接通区域具有与衬底层重叠的第一区域以及与半导体区域重叠的第二区域。有利地，第二区域具有至少0.05μm的宽度或1μm至2μm的宽度，因为与半导体区域的相对小的重叠已经足以确保在紧接接通之后霍尔传感器结构能够稳定地、与时间无关地工作。在一种替代的扩展方案中，衬底优选地具有由硅制成的全面的氧化物层，其中，半导体区域与氧化物层的上侧材料锁合地连接。霍尔传感器结构具有至少一个沟道，所述至少一个沟道从半导体区域的上侧延伸至全面的氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直的霍尔传感器结构(HAL)，所述垂直的霍尔传感器结构具有，/n衬底层(SUB)，/n第一导电类型的半导体区域(HG)，所述第一导电类型的半导体区域构造在所述衬底层(SUB)上或在所述衬底层中，其中，所述半导体区域(HG)借助介电层或借助p/n结与所述衬底层(SUB)电隔离，/n至少一个第一导电类型的第一、第二和第三半导体接通区域(HK1)，所述至少一个第一导电类型的第一、第二和第三半导体接通区域分别从所述半导体区域(HG)的上侧延伸到所述半导体区域(HG)中，/n所述第一导电类型的半导体接通区域(HK1)彼此间隔开，/n在每个所述第一导电类型的半导体接通区域(HK1)上布置有一个金属连接接通层(K1)，/n其特征在于，/n设有至少一个第二导电类型的第一半导体接通区域(HK2)，所述至少一个第二导电类型的第一半导体接通区域延伸到所述半导体区域(HG)中，其中，/n所述第二导电类型的第一半导体接通区域(HK2)与所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)邻接，或至所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)具有最高0.2μm的间隔，其中，/n所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)与所述第二导电类型的第一半导体接通区域(HK2)导电地连接。/n...

【技术特征摘要】
20190704 DE 102019004599.81.一种垂直的霍尔传感器结构(HAL)，所述垂直的霍尔传感器结构具有，
衬底层(SUB)，
第一导电类型的半导体区域(HG)，所述第一导电类型的半导体区域构造在所述衬底层(SUB)上或在所述衬底层中，其中，所述半导体区域(HG)借助介电层或借助p/n结与所述衬底层(SUB)电隔离，
至少一个第一导电类型的第一、第二和第三半导体接通区域(HK1)，所述至少一个第一导电类型的第一、第二和第三半导体接通区域分别从所述半导体区域(HG)的上侧延伸到所述半导体区域(HG)中，
所述第一导电类型的半导体接通区域(HK1)彼此间隔开，
在每个所述第一导电类型的半导体接通区域(HK1)上布置有一个金属连接接通层(K1)，
其特征在于，
设有至少一个第二导电类型的第一半导体接通区域(HK2)，所述至少一个第二导电类型的第一半导体接通区域延伸到所述半导体区域(HG)中，其中，
所述第二导电类型的第一半导体接通区域(HK2)与所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)邻接，或至所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)具有最高0.2μm的间隔，其中，
所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)与所述第二导电类型的第一半导体接通区域(HK2)导电地连接。


2.根据权利要求1所述的垂直的霍尔传感器结构(HAL)，其特征在于，所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)具有第一区域和第二区域，其中，所述第二导电类型的第一半导体接通区域(HK2)布置在所述第一区域与所述第二区域之间，所述第二导电类型的第一半导体接通区域与所述第一区域以及所述第二区域邻接或具有最高0.2μm的间隔。


3.根据权利要求1所述的垂直的霍尔传感器结构(HAL)，其特征在于，所述霍尔传感器结构(HAL)包括所述第二导电类型的第二半导体接通区域(HK2)，其中，所述第二导电类型的第一半导体接通区域(HK2)与所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)的第一侧面邻接或者至所述第一侧面具有最高0.2μm的间隔，并且所述第二导电类型的第二半导体接通区域(HK2)与所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)的第二侧面邻接或者至所述第二侧面具有最高0.2μm的间隔，所述第二侧面与所述第一侧面相对置。


4.根据权利要求1或2所述的垂直的霍尔传感器结构(HAL)，其特征在于，所述第一导电类型的半导体接通区域(HK1)和所述第二导电类型的半导体接通区域(HK2)分别具有矩形的上侧。


5.根据以上权利要求中任一项所述的垂直的霍尔传感器结构(HAL)，其特征在于，所述第一导电类型的半导体接通区域(HK1)沿直线布置，其中，所述第一导电类型的第一半导体接通区域(HK1)沿所述直线居中地布置在所述第一导电类型的其他的半导体接通区域(HK1)之间。


6.根据以上权利要求中任一项所述的垂直的霍尔传感器结构(HAL)，其特征在于，所述霍尔传感器结构(HAL)具有至少一个第二导电类型的附加的半导体接通区域(HK3)，其中，所述第二导电类型的附加的半导体接通区域(HK2)沿着所述半导体区域(HG)的上侧的边缘从所述上侧延伸到所述半导体区域(HG)中，并且至所述第一导电类型的多个半导体接通区域(HK1)分别具有间隔。


7.根据权利要求6所述的垂直的霍尔传感器结构(HAL)，其特征在于，所述第二导电类型的附加的半导体接通区域(HK3)被钳位到参考电位。


8.根据以上权利要求中任一项所述的垂直的...

【专利技术属性】
技术研发人员：MC·韦基，R·埃尔韦，M·科尼尔斯，K·胡，
申请(专利权)人：TDK迈克纳斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE