一种垂直型霍尔器件阵列制造技术

一种垂直型霍尔器件阵列，所述垂直型霍尔器件阵列，包括：P型衬底；设置在所述P型衬底上的N型阱；槽隔离结构，设置在所述N型阱表面；多个垂直型霍尔器件，等间距分布在所述N型阱上；多个所述垂直霍尔器件之间采用交替互联法相连接。本申请的垂直型霍尔器件阵列，提高了器件的磁感应的测量精度和垂直霍尔器件工作状态的稳定性，同时能够有效的降低垂直霍尔阵列的面积，降低磁感应区域的面积，提高霍尔芯片的集成度。的集成度。的集成度。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直型霍尔器件阵列


[0001]本申请涉及集成电路设计
，特别是涉及一种垂直型霍尔器件阵列。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，基于CMOS工艺的霍尔传感器因为具有易于与CMOS电路进行集成，能够实现低成本，高集成度的优点而受到越来越多的关注。集成的霍尔芯片也越来越多的应用于汽车制造，医疗电子，移动通讯等领域。霍尔传感器主要分为水平型霍尔器件和垂直型霍尔器件，水平型霍尔传感器主要用以检测垂直于芯片表面方向的磁场分量，其制备工艺较简单，具有较为优秀的性能；垂直型霍尔传感器主要用于检测平行于芯片表面方向的磁场分量，垂直霍尔器件的工作时，偏置电流需先从表面输入电极流入器件之后，在器件内部经过“U”形路径之后再从表面输出电极流出，这样复杂的路径会对垂直霍尔器件的霍尔感应精确度产生影响，会出现失配电压，既在零磁场的情况下，两霍尔电极端口也具有电势差。
[0003]为了降低垂直霍尔器件的失配电压，通常采用交替互联方法，通过多个垂直霍尔器件的各个不同电极之间的交替连接，使每路信号都流经霍尔器件的相同区域，从而有效降低器件的初始的失调扰动。传统的交替互联法通过多个分离的垂直霍尔器件进行互联来实现，但是这样会占据较大的芯片面积，对芯片的高度集成带来挑战。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的不足，本申请的目的在于提供一种垂直型霍尔器件阵列，利用一个N型阱以及位于N型阱内的多个N型埋层结构，提高垂直霍尔器件的磁感应精度，使器件在低磁场条件下具更低的失配扰动，减少器件的面积。
[0005]为实现上述目的，本申请提供的垂直型霍尔器件阵列，包括：
[0006]P型衬底；
[0007]设置在所述P型衬底上的N型阱；
[0008]槽隔离结构，设置在所述N型阱表面；
[0009]多个垂直型霍尔器件，等间距分布在所述N型阱上；
[0010]多个所述垂直霍尔器件之间采用交替互联法相连接。
[0011]进一步地，所述垂直型霍尔器件的数量为4N个，其中，N为大于等于1的正整数。
[0012]进一步地，所述槽隔离结构的深度大于0.5μm。
[0013]进一步地，所述垂直型霍尔器件，还包括，设置在所述N型阱底部的N型埋层，以及位于所述N型埋层的上方的端口结构。
[0014]进一步地，所述垂直霍尔器件之间的距离与所述N型埋层的宽度的关系为：
[0015]其中，L1为垂直霍尔器件之间的距离，L2为N型埋层的宽度。
[0016]进一步地，所述端口结构，包括，第一欧姆电极、第二欧姆电极、第一霍尔电极，以及第二霍尔电极，其中，
[0017]所述第二霍尔电极，位于所述端口结构的两端，通过金属导线短接；
[0018]在所述第一欧姆电极、所述第二欧姆电极、所述第一霍尔电极和所述第二霍尔电极的下方设置有N+区，使所述第一欧姆电极、所述第二欧姆电极、所述第一霍尔电极和所述第二霍尔电极分别与所述N型阱形成欧姆接触。
[0019]进一步地，所述槽隔离结构，分别位于所述第一欧姆电极、所述第二欧姆电极、所述第一霍尔电极和所述第二霍尔电极之间，以及所述垂直霍尔器件之间。
[0020]进一步地，所述第一霍尔电极和第一欧姆电极之间的间距与第二欧姆电极和第一霍尔电极之间的间距的关系为:
[0021]其中，L3为第一霍尔电极和第一欧姆电极之间的间距，L4为第二欧姆电极和第一霍尔电极之间的间距。
[0022]更进一步地，所述多个所述垂直霍尔器件之间采用交替互联法相连接，包括：
[0023]第1+m个霍尔器件的第一欧姆电极、第2+m个霍尔器件的第一霍尔电极、第3+m个霍尔器件的第二欧姆电极，以及第4+m个霍尔器件的第二霍尔电极相互连接形成电流激励信号输入端口；
[0024]第1+m个霍尔器件的第二欧姆电极、第2+m个霍尔器件的第二霍尔电极、第3+m个霍尔器件的第一欧姆电极，以及第4+m个霍尔器件的第一霍尔电极相互连接形成电流激励信号输出端口；
[0025]第1+m个霍尔器件的第一霍尔电极、第2+m个霍尔器件的第二欧姆电极、第3+m个霍尔器件的第二霍尔电极，以及第4+m个霍尔器件的第一欧姆电极相互连接形成第一霍尔电势检测端口；
[0026]第1+m个霍尔器件的第二霍尔电极、第2+m个霍尔器件的第一欧姆电极、第3+m个霍尔器件的第一霍尔电极，以及第4+m个霍尔器件的第二欧姆电极相互连接形成第二霍尔电势检测端口；
[0027]其中，m＝4(M
‑
1)，M为大于等于1的整数。
[0028]与现有技术相比，本申请具有以下优点：
[0029](1)采用N型埋层结构，能够在N型阱的底部引入低电阻区域。电流从输入电极流入器件之后，由于低电阻埋层区域的吸引，电流会优先向下流动，在器件内部形成“U”型路径之后从表面输出电极流出。如图四所示，电流从第一欧姆电极流入垂直型霍尔器件之后，会优先向下运动到具有埋层的低电阻区域，随后电流会沿埋层区域运动，最后从第二欧姆电极流出垂直型霍尔器件，从而整体上看电流路径呈“U”型。“U”型的电流路径能够提高垂直型霍尔器件中纵向的电流分量。根据左手定则，纵向电流比例越高就会有更多的运动中的电子受到洛伦兹力作用而发生运动方向的偏转，从而在霍尔电极产生更大的霍尔电势差，提高磁场的测量精度。
[0030](2)多个具有一定间距的N型埋层结构，是通过利用电流倾向于流经低电阻区域的特点，对流入垂直型霍尔器件阵列中的电流流动区域进行限制，使各个垂直型霍尔器件中的电流流动路径集中于对应的N型埋层区域内(如图五)。通过多个N型埋层的引入，使多个
垂直霍尔器件在共用一个N型阱的条件下能够保证各个垂直型霍尔器件内部电流的独立流动，保证了各个垂直霍尔器件工作状态的稳定。
[0031](3)位于器件电极之间的槽隔离结构通过延长电极之间的电流路径以提高表面等效电阻，这样不仅能够实现对器件之间的隔离和对表面电流流动的阻隔，避免电极之间由于电流沿表面流动而造成的短路效应。表面电阻的提高还可以进一步提高纵向电流分量，提高器件的磁感应的测量精度。
[0032](4)垂直型霍尔器件阵列表面的槽隔离结构以及内部多个间隔的N型埋层结构，实现了将多个垂直霍尔器件集成在一个N型阱中同时各个垂直型霍尔器件的工作状态互不影响，能够有效的降低垂直霍尔阵列的面积，降低磁感应区域的面积，提高霍尔芯片的集成度。
附图说明
[0033]附图用来提供对本申请的进一步理解，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制：
[0034]图1为本申请的垂直型霍尔器件阵列俯视图；
[0035]图2为图1的本申请的垂直型霍尔器件阵列A
‑
A
’
截面剖视图；
[0036]图3为图1的本申请的垂直型霍尔器件阵列B
‑
B
’
截面剖视图；
[0037]图4为图1的本申请的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直型霍尔器件阵列，其特征在于，包括，P型衬底；设置在所述P型衬底上的N型阱；槽隔离结构，设置在所述N型阱表面；多个垂直型霍尔器件，等间距分布在所述N型阱上；多个所述垂直型霍尔器件之间采用交替互联法相连接。2.根据权利要求1所述的垂直型霍尔器件阵列，其特征在于，所述垂直型霍尔器件的数量为4N个，其中，N为大于等于1的正整数。3.根据权利要求1所述的垂直型霍尔器件阵列，其特征在于，所述槽隔离结构的深度大于0.5μm。4.根据权利要求1所述的垂直型霍尔器件阵列，其特征在于，所述垂直型霍尔器件，还包括，设置在所述N型阱底部的N型埋层，以及位于所述N型埋层的上方的端口结构。5.根据权利要求4所述的垂直型霍尔器件阵列，其特征在于，所述垂直霍尔器件之间的距离与所述N型埋层的宽度的关系为：，其中，L1为垂直霍尔器件之间的距离，L2为N型埋层的宽度。6.根据权利要求4所述的垂直型霍尔器件阵列，其特征在于，所述端口结构，包括，第一欧姆电极、第二欧姆电极、第一霍尔电极，以及第二霍尔电极，其中，所述第二霍尔电极，位于所述端口结构的两端，通过金属导线短接；在所述第一欧姆电极、所述第二欧姆电极、所述第一霍尔电极和所述第二霍尔电极的下方设置有N+区，使所述第一欧姆电极、所述第二欧姆电极、所述第一霍尔电极和所述第二霍尔电极分别与所述N型阱形成欧姆接触。7.根据权利要求6所述的垂直型霍尔器件阵列，其特征在于，所述槽隔离结构，分别位于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦，杨建，曹珂，
申请(专利权)人：南京芯惠半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：