垂直型霍尔磁场感测元件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种垂直型霍尔磁场感测元件，通过在半导体基板上设置相互平行的两个深层布植层作为电流传导的载体层，以及在不同的深层布植层分别设置多个以N型井区环绕的浅层布植层，用以形成与深层布植层电性连接的多个导体接垫，并且允许电流经由导体接垫通过中间相连的通道形成垂直型电流路径，以便根据深层布植层与浅层布植层间的制程深度的差异，生成不同轴向的磁场感测平面，用以达到提高感测灵敏度及电路整合的便利性的技术功效。测灵敏度及电路整合的便利性的技术功效。测灵敏度及电路整合的便利性的技术功效。

【技术实现步骤摘要】
垂直型霍尔磁场感测元件


[0001]本技术涉及一种霍尔磁场感测元件，特别是垂直型霍尔磁场感测元件。

技术介绍

[0002]近年来，随着半导体制程的蓬勃发展，导致各种电子元件的微小化、集成化已不再是梦想。
[0003]一般而言，传统的霍尔感测元件主要是以劳仑兹力(Lorentz force)为主要的原理。其原理是当有一个外加电流沿水平轴施加时，会在垂直轴之间产生霍尔电压，其电压大小会随着霍尔感测元件的厚度、截面积、外加电流与磁场大小而改变。倘若要感测较小的磁场，可以借由提升外加电流、改变厚度或者改变载子浓度来实现。目前市售的霍尔感测元件大都以双极性接面型电晶体(Bipolar Junction Transistor，BJT)技术或磁性材料制成，其读出电路与信号处理电路无法结合，故需要个别制造，再行整合，如此将导致制造成本提高、产品体积增大等缺点。另一方面，由于霍尔感测元件的输出信号通常很小，所以需要低输入偏移电压及低杂讯特性。因此，如何有效减少体积且增加整合电路的方便性，便成为各家厂商急欲解决的问题之一。
[0004]综上所述，可知现有技术中一直存在感测灵敏度不佳及电路整合不便的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此问题。

技术实现思路

[0005]首先，本技术公开一种垂直型霍尔磁场感测元件，以标准互补式金氧半导体(Complementary Metal
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Oxide
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Semiconductor，CMOS)制程制作完成，此元件包含：半导体基板、多个浅层布植层及电流阻挡层。其中，所述半导体基板上设置相互平行的两个深层布植层以作为电流传导的载体层；多个浅层布植层分别设置在不同的深层布植层的同一侧的上表面，并且每一个浅层布植层分别以N型井区(N
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well)环绕，用以形成与深层布植层电性连接的多个导体接垫，以及允许电流经由导体接垫通过深层布植层中间相连的通道形成垂直型电流路径，并且根据深层布植层与浅层布植层间的制程深度的差异生成不同轴向的磁场感测平面；以及电流阻挡层以保护环(Guard Ring)结构覆盖深层布植层作为阻挡电流的阻挡物。
[0006]本技术所公开的元件如上，与现有技术的差异在于本技术是通过在半导体基板上设置相互平行的两个深层布植层作为电流传导的载体层，以及在不同的深层布植层分别设置多个以N型井区环绕的浅层布植层，用以形成与深层布植层电性连接的多个导体接垫，并且允许电流经由导体接垫通过中间相连的通道形成垂直型电流路径，以便根据深层布植层与浅层布植层间的制程深度的差异生成不同轴向的磁场感测平面。
[0007]通过上述的技术手段，本技术可以达成提高感测灵敏度及电路整合的便利性的技术功效。
附图说明
[0008]图1为本技术垂直型霍尔磁场感测元件的俯视图。
[0009]图2A为十字埋层霍尔磁场感测元件的十字架构的示意图。
[0010]图2B为十字埋层霍尔磁场感测元件的第一实施例的示意图。
[0011]图2C为十字埋层霍尔磁场感测元件的第二实施例的示意图。
[0012]图2D为十字埋层霍尔磁场感测元件的第三实施例的示意图。
[0013]图2E为十字埋层霍尔磁场感测元件的第四实施例的示意图。
[0014]图3A为双E型霍尔磁场感测元件的第一实施例的示意图。
[0015]图3B为双E型霍尔磁场感测元件的第二实施例的示意图。
[0016]图3C为双E型霍尔磁场感测元件的第三实施例的示意图。
[0017]图3D为双E型霍尔磁场感测元件的第四实施例的示意图。
[0018]附图标记说明：
[0019]100
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垂直型霍尔磁场感测元件
[0020]110
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半导体基板
[0021]111、112
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深层布植层
[0022]121～126
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浅层布植层
[0023]130
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电流阻挡层
[0024]131～136
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N型井区
[0025]141～146
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导体接垫
[0026]151、152
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通道
[0027]200
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十字型架构
[0028]201
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转角
[0029]210
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圆弧形十字架构
[0030]211
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圆弧形
[0031]220
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半弧形十字架构
[0032]221
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半弧形
[0033]230
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弧形十字架构
[0034]231
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弧形
[0035]240
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八边形架构
[0036]241
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菱形的直线
[0037]300、310、320、330
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双E型架构
[0038]301
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底层
[0039]303
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N+布植层
[0040]304
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N
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well布植层
[0041]305
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电流阻挡层
具体实施方式
[0042]以下将配合图式及实施例来详细说明本技术的实施方式，借此对本技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0043]在说明本技术所公开的垂直型霍尔磁场感测元件之前，先对本技术所使用的“电性连接”一词进行说明；实际上，“电性连接”可以是任何直接或间接的电性连接手段。举例来说，若文中描述与深层布植层电性连接的多个导体接垫，则应该被解释为深层布植层可以直接连接于导体接垫，或者深层布植层可以通过其他元件或某种连接手段而间接地连接至导体接垫。另外，本技术图式中使用相同的网点或元件符号即代表相同的元件、材料或架构。
[0044]以下配合图式对本技术垂直型霍尔磁场感测元件做进一步说明，请先参阅“图1”。“图1”为本技术垂直型霍尔磁场感测元件的俯视图，所述垂直型霍尔磁场感测元件100以标准CMOS制程制作完成，其包含：半导体基板110、多个浅层布植层(121～126)及电流阻挡层130。其中，半导体基板110上设置相互平行的两个深层布植层(111、112)以作为电流传导的载体层。在实际实施上，所述深层布植层(111、112)为T
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well布植层(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直型霍尔磁场感测元件，以标准CMOS制程制作完成，其特征在于，该元件包含：半导体基板，该半导体基板上设置相互平行的两深层布植层以作为电流传导的载体层；多个浅层布植层，所述浅层布植层分别设置在不同的所述深层布植层的同一侧的上表面，并且每一所述浅层布植层分别以N型井区(N
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well)环绕，用以形成与所述深层布植层电性连接的多个导体接垫，以及允许电流经由所述导体接垫通过所述深层布植层中间相连的通道形成垂直型电流路径，并且根据所述深层布植层与所述浅层布植层间的制程深度的差异生成不同轴向的磁场感测平面；以及电流阻挡层，该电流阻挡层以保护环结构覆盖所述深层布植层作为阻挡电流的阻挡物。2.根据权利要求1所述的垂直型霍尔磁场感测元件，其特征在于，该元件还包含读出电路及供给该垂直型霍尔磁场感测元件的直流电源，该读出电路以差值放大器将该垂直型霍尔磁场感测元件的电压放大。3.根据权利要求1所述的垂直型霍尔磁场感测元件，其特征在于，所述深层布植层...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋国明，李浚廷，李孟伦，黄致融，
申请(专利权)人：睿克科技有限公司，
类型：新型
国别省市：