横向型霍尔器件制造技术

一种横向型霍尔器件，它具备有：基板；基板上的第１导电型活性层；把第１导电型活性层围起来的第１个第２导电型半导体层；在第１导电型活性层表面上形成对的高杂质浓度的第１个第１导电型半导体层和第２个第１导电型半导体层；在此一对第１个第１导电型半导体层上的电流供给电极；在此一对第１导电型半导体层上的传感器电极；在上述第１导电型活性层表面上，不同位置上形成的多数个第２个第２导电型半导体层。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及横向型霍尔器件。附图说明图1A是具有4个引线端子的现有的横向型霍尔器件的俯视图，图1B是图1A所示的横向型霍尔器件在1B-1B线上切开表示的向视剖面图。图1C是把示于图1A的横向型霍尔器件在1C-1C线上切开表示的向视剖面图。在图1A～1C中，在p′型硅基板上形成了n型的活性层2。活性层2被深度达到基板1的P型3围起来，与器件的其他区域隔离。此外，在活性层2的表面上，相互面对地形成了一对n+型层41和42。在n+型41上边形成有电流供给电极51，在n+型层42上边形成了电流供给电极52。在活性层的与n+型层41，42，不同的表面上相互面对地形成有一对n+型层61，62，在n+型层61上边设有传感器电极71，在n+型层62上设有传感器电极72。于是，电流就由两个电流供给电极51，52供给并在活性层2的表面上平行地流动，倘对此活性层2的表面加上与电流垂直的磁场，则根据洛仑兹原理，将在两个传感器电极71和72之间感应起霍尔电压Vn。这种横向型霍尔器件，由于在半导体的表面上形成电流供给电极传感器电极的引行端子，故可以应用作为集成电路制造方法的平面技术廉价地进行制造。此外，从减少无磁场时所产生的偏移(offset)电压的观点考虑，有时候横向型霍尔器件采用在同一基板上把多个横向型霍尔器件配置为互相倾斜90度并把各个器件的电流供给电极、传感器电极并列地结线的那种正交连接。在采用正交过接时，各个横向型霍尔器件彼此之间必须互相进行器件隔离，而示于图1A～1C的横向型霍尔器件形成为器件隔离非常易于形成的构造。在此，我们来看一看在这种横向型霍尔器件的电流供给电极51，52之间加上电压Vin时的情况。图2A～2C是一些特性图，它们示出了Vin为0、正、负偏置时的图1A中的1B-1B线剖面的电位分布Ψ1B、D-D线剖面的电位分布ΨD、和活性层2与P型层3之间的Pn结里的耗尽层区域的宽度Wj。图2A示出的是Vin＝0的时候，图2B示出的是Vin＞0的时候，图2C示出的是Vin＜0的时候。另外；在Vin＜0的情况下，为使得在pn结部分没有电流流动，必须给P型3加上负的偏置电压。Vin＝0的情况下，在1B-1B线剖面上，电位0的能级与费米能级(F.L)一致，Ψ1B整体性地为正，且n+层41，42，61的部分高、活性层2的部分低。而在D-D线剖面上，F.L比电位0低一个用VR表示的额度那么大的量，ΨD比其F.L要低。而且，Wj为恒定。Vin＞0的情况下，在1B-1B线剖面上，电流供给电极52一侧的F.L比电位0上升用Vin所表示的那么大的量，Ψ1B整体性地比其F.L变高。为此，耗尽的宽度Wj扩展F.L所上升的量。D-D线剖面的电位分布ΨD与Vin＝0时相同。在Vin＜0的情况下，与Vin＞0时正好相反。就如从图2B-2C所知道的那样，Vin为正的时候耗尽层的区域就扩展，在Vin为负的时候，反过来，耗尽层区域将变窄。考虑比如说给P型层3加上-2V，给电流供给电极5加上±2V的电压时的情况。假定电压为0时的耗尽层区的宽度Wj为0.7μm，则加上电压时的Wj将变大成1.79μm。而耗尽层的扩展也随霍尔电压Vn而变。还有，在图2A～2C中，画出的是活性层2与P型层3之间的Pn结部分的耗尽层的变化，但由于在基板1与活性层2之间的Pn结部分上也加有偏压，故该Pn结部分的耗尽层也要变化。这种耗尽层的变化将引起电流以通路的宽度即器件的电阻的变化，并将产生使霍尔灵敏度对磁场的直线性遭受损害的问题。例如，图3是对于示于图1A～1C的横向型霍尔器件，以把输入电压1V时的霍尔电压Vh与原点连成的直线为基准，使霍尔电压Vn对此直线的偏离与输入电压相对应而画成的图。如图所示，霍尔电压的偏离与输入电压的大小成比例地急剧地变大了。此外，当加上上述那种±2V的电压时，假定器件的宽度为100μm，则器件的电阻将以几个百分点的量级发生变化。为了防止这样的电阻变化，人们考虑过比如说在活层2的部分表面上形成P型，并用加于此P型层上的电压对Vin或Vn加以反馈以减小耗尽层变化的方法等等。但是，用这种方法时，存在着需要有复杂的外部电路，此外，对Vin的快速的变化不能响应等缺点。此外，在把横型霍尔器件应用于电度表之类的功率量检测等情况下。由于是交流功率，故必须对一个横向型霍尔器件的一对电流供给电极交互地加上正负电压。就是说在一对电流供给电极之间流动的电流方向要相应于交流电力的频率而变化。还有，在加到电流供给电极上的电压被用为在正的时候和在负的时候不一样的情况下，由于存在于活性层和基板与器件隔离区结之间的耗尽层的伸展将发生变化，故霍尔特性也将变得不同。就是说，将产生霍尔特性对极性的依赖性、对电压绝对值的依赖性。在这种情况下，虽然人们也考虑了加厚活性层的厚度以抑制上述影响的情况，但在这种情况下对感应霍尔电压Vn有贡献的电流成分减小了，因而霍尔灵敏度降低了。此外，在活性层的厚度非常厚的情况下，器件的隔离扩散将会变为非常地不现实，而且器件隔离扩散所引起的横向扩散将变大，横向型霍尔器件的图形形状在精度上就成了问题。另一方面，作为左右横向型霍尔器件的性能的主要因素有在未加磁场时产生的上述偏移电压。作为偏移电压的产生原因，可以认为是由于由横向型霍尔器件中的两个电流供给电极和两个传感器电极构成的4端电桥的不平衡。比如，假如在各电流供给电极端子与各传感器电极端子之间的电阻值相等。则传感器电极间的电位将变为零，但电阻值不同时则将产生电位。作为这种电阻值的偏离，人们所熟知的有因电流供给电极和传感器电极的非对称性，或因从外部加到横向型霍尔器件上的应力在硅单晶中所产生的压电效应使电阻值部分地不一样等等。为了减小这种偏移电压，迄今为止人们提出了各种各样的方案。前边说过的正交连接就是其有力的一种方法。但是，这种方法至少需要形成多个霍尔器件，而且不能使偏移电压完全去掉。对一且产生了的偏移电压很难从外部直接进行补偿调整。如上所述，在现有的横向型霍尔器件中，存在着因从基板和器件隔离区向活性层一侧进行的耗尽层的伸展产生变化使霍尔灵敏度的直线性受到损害的问题，此外，还存在着难于对由一对电流供给电极和一对传感器电极构成的四端电桥的电阻值的偏离所产生的偏移电压进行补偿的问题。本专利技术的目的是提供一种横向型霍尔器件，这种霍尔器件与现有的霍尔器件相比有优良的霍尔灵敏度直线性，此外还可以确实地进行偏移补偿。为了实现上述目的，在本专利技术所涉及的横向型霍尔器件中，特征是具备有基板(1)、在此基板形成的第1导电型活性层(2)、形成为把该第1导电型活性层围起来且深度达到上述基板的第1个第2导电型半导体层(3)、在上述第1导电性活性层表面上相互隔一规定的距离而选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层(41，42)、在此一对的第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极(51，52)、在与上述第1导电型活性层的表面的上述第1个第1导电型半导体层不同的位置相互隔开一规定的距离而形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层(61，62)、在该一对的第2个第1导电型半导体层上边个别地形成的传感器电极(71，72)、在上述第1导电型活性层的表面上与上述第1和第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向型霍尔器件，它具备有：基板；形成于该基板上的第１导电型活性层；形成为把该第１导电型活性层围起来且深度一直到达上述基板上的第１个第２导电型半导体层；在上述第１导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质 浓度的第１个第１导电型半导体层；在此一对第１个第１导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第１导电型活性层表面的与上述第１个第１导电型半导体层不同的位置上互相隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第２个第１导电型半导体层； 在此一对第１导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第１导电型活性层表面上，与上述第１和第２个第１导电型半导体层不同的位置上形成的多数个第２个第２导电型半导体层。

【技术特征摘要】
JP 1995-3-30 072681/95;JP 1995-7-14 178779/951.一种横向型霍尔器件，它具备有基板；形成于该基板上的第1导电型活性层；形成为把该第1导电型活性层围起来且深度一直到达上述基板上的第1个第2导电型半导体层；在上述第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上互相隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层表面上，与上述第1和第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多数个第2个第2导电型半导体层。2.一种横向型霍尔器件，它具有第2导电型的基板；在该基板上形成的第1导电型活性层；被形成为把该第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的第2导电型半导体层；在上述第1导电型活性层表面上互相隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在该一对第1个第1导电型半导体层上分别形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面上的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上互相隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上分别形成的传感器电极；具有比上述第1导电型活性层低的电阻，且在上述第1导电型活性层与上述基板之间选择性地或整个面地形成的第3个第1导电型半导体层；3.一种横向型霍尔器件，它具有基板；在此基板上形成的第1导电型活性层；在此第1导电型活性层表面上互相隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上第1个第1导电型半导体层不同的位置上互相隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；形成为把上述第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜。4.一种横向型霍尔器件，它具有第2导电型基板；在此第2导电型基板上形成的第1导电型活性层；在此第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层与上述第2导电型基板之间形成的第3个第1导电型半导体层；在此第3个第1导电型半导体层上选择性地形成的电阻比上述第1导电型活性层低的第1个第2导电型半导体层；且被形成为从上述第1导电型活性层表面直到深度达到上述第1个第2导电型半导体层以把上述第1和第2个第1导电型半导体层包围起来的第2个第2导电型半导体层。5.一种横向型霍尔器件，它包括基板；在此基板上形成的第1导电型活性层；在此第1导电型活性层的表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层表面上与上述第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多个第2导电型半导体层；在此第2导电型半导体层上个别地形成的栅极电极；形成为把上述第1导电型活性层围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜。6.一种横向型霍尔器件，它具有基板；在此基板上形成的第1导电型活性层；在此第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层表面上的与上述第1和第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多个第2导电型半导体层；在此第2导电型半导体层上个别地形成的栅极电极；形成为把上述第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜；且上述第1导电型活性层的厚度在3.5～6μm的范围以内；上述第2导电型半导体层的厚度小于1μm。7.一种横向型霍尔器件，它具有基板；在该基板上形成的第1导电型活性层；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在该一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；形成为把上述第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜；且上述第1导电型活性层的厚度在0.5-9μm的范围以内。8.一种横向型霍尔器件，它具有第1导电型基板；在该第1导电型基板上形成的第1导电型活性层；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在该一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：望月博，藤井佳苗，舟木英之，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]