一种垂直型霍尔器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种垂直型霍尔器件及其制备方法，垂直型霍尔器件包括

【技术实现步骤摘要】
一种垂直型霍尔器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种垂直型霍尔器件及其制备方法，属于电子元件

。

技术介绍

[0002]近年来，人们已经提出了各种类型的垂直型霍尔器件，包括五电极
、
四电极
、
六电极和四阱三电极结构
。
其中，四电极和六电极结构虽然具有高的旋转对称性但他们具有较高的初始失调电压，这会给后续调理电路的设计带来困难；四阱三电极结构具有更高的旋转对称性，但仍然具有较高的初始失调电压，并且四个阱的结构也会占用更多的芯片面积
。
五电极垂直型霍尔器件具有较低的初始失调电压，并且面积也相对较小，是垂直型霍尔器件结构中的折中选择
。
[0003]但是传统的五电极垂直型霍尔器件仍然存在一些制约器件性能提升的缺点：一，由于部分载流子在器件表面流动，从而产生短路效应和表面效应，限制了五电极垂直型霍尔器件性能；二，对于传统的霍尔器件，灵敏度与电极尺寸成负相关，较小的电极尺寸能够获得较大的灵敏度
。
然而由于工艺精度以及工艺波动等因素的影响，电极尺寸越小就越难以保证电极之间的对称分布，而电极之间的不对称会造成器件的初始失调增大，从而影响霍尔传感器的分辨率
。
因此传统结构受限于调整电极尺寸，高灵敏度和低失调难以兼得；三，受到版图设计规则的限制，五电极垂直型霍尔器件的有源区具有最小宽度限制，限制了灵敏度的提高；四，
PN
结隔离结构以及表面电极
P+
区域引入的
PN
结构带来的非线性电阻效应，使五电极垂直型霍尔器件会有较大的残余失调
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种垂直型霍尔器件及其制备方法，利用
DTI(
深沟槽隔离，
Deep Trench Isolation)
结构以及
STI(
浅沟槽隔离，
Shallow Trench Isolation)
结构的组合解决垂直型霍尔器件的短路效应，提高垂直型霍尔器件的性能
。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006]一种垂直型霍尔器件，包括
P
型衬底
、BOX
层
、P
型外延层
、DTI
隔离结构
、DTI
控制结构
、STI
层
、
深
N
阱层以及
N+
接触层；其中，
[0007]BOX
层设置于
P
型衬底上；
[0008]P
型外延层
、DTI
隔离结构和深
N
阱层均设置于
BOX
层上；
[0009]P
型外延层为上底面和下底面均镂空的腔体结构，
DTI
隔离结构为上底面和下底面均镂空的腔体结构，且
DTI
隔离结构的外侧面与
P
型外延层的内侧面接触，深
N
阱层的外侧面与
DTI
隔离结构的内侧面接触，
P
型外延层
、DTI
隔离结构和深
N
阱层的下底面均与
BOX
层直接接触；
[0010]深
N
阱层上按一定间距设置5个
N+
接触层，每个
N+
接触层上设置电极接触，相邻两个
N+
接触层之间设置1个
STI
层和2个
DTI
控制结构，
STI
层位于两个
DTI
控制结构之间，
DTI
控制结构的下底面与
BOX
层接触，1个
STI
层和2个
DTI
控制结构组成的整体关于
P
型外延层下底
面的长中轴线对称，所述垂直型霍尔器件关于
P
型外延层下底面的长中轴线和短中轴线均对称
。
[0011]作为垂直型霍尔器件的一种优选方案，所述5个
N+
接触层满足：
L1≤L2/2
，
L3≤3
μ
m
，其中，
L1
为最中间的
N+
接触层与相邻
N+
接触层之间的距离，
L2
为最外侧的
N+
接触层与相邻
N+
接触层之间的距离，
L3
为最外侧的
N+
接触层与外侧
DTI
隔离结构之间的距离
。
[0012]作为垂直型霍尔器件的一种优选方案，所述每个
N+
接触层上设置电极接触，最外侧的两个电极短接作为第二偏置电极，最中间电极作为第一偏置电极，其余两个电极分别为第一感应电极和第二感应电极，第一偏置电极用于输入电能，第二偏置电极用于接地，第一感应电极和第二感应电极用于感应霍尔电压或电流
。
[0013]作为垂直型霍尔器件的一种优选方案，所述
DTI
隔离结构的上底面和下底面均为长方形，
STI
层沿长方形表面短边方向上的长度不小于3μ
m。
[0014]一种垂直型霍尔器件的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0015]步骤1，通过晶圆键合技术获取形成有
BOX
层和
P
型外延层的
P
型衬底；
[0016]步骤2，通过干法刻蚀对
P
型外延层进行深槽刻蚀，形成位于
BOX
层上的具有腔体结构的深槽，深槽底部与
BOX
层直接接触，腔体结构的上底面和下底面均为长方形；同时，通过干法刻蚀对腔体结构内部进行深槽刻蚀，形成位于
BOX
层上的具有长方体结构的4个槽，4个槽的底部与
BOX
层直接接触，每个槽的两端接触腔体结构；
[0017]步骤3，通过化学气相沉积法在深槽中沉积二氧化硅填充深槽形成
DTI
隔离结构；同时，通过化学气相沉积法在4个槽中沉积二氧化硅填充4个槽形成
DTI
控制结构；
[0018]步骤4，将高能
N
型离子注入在腔体内部形成深
N
阱层；
[0019]步骤5，在深
N
阱层上注入高能
N
型离子形成
N+
接触层；
[0020]步骤6，通过干法刻蚀对深
N
阱层进行浅槽刻蚀；
[0021]步骤7，通过化学气相沉积法在浅槽中沉积二氧化硅填充浅槽形成
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种垂直型霍尔器件，其特征在于，包括
P
型衬底
、BOX
层
、P
型外延层
、DTI
隔离结构
、DTI
控制结构
、STI
层
、
深
N
阱层以及
N+
接触层；其中，
BOX
层设置于
P
型衬底上；
P
型外延层
、DTI
隔离结构和深
N
阱层均设置于
BOX
层上；
P
型外延层为上底面和下底面均镂空的腔体结构，
DTI
隔离结构为上底面和下底面均镂空的腔体结构，且
DTI
隔离结构的外侧面与
P
型外延层的内侧面接触，深
N
阱层的外侧面与
DTI
隔离结构的内侧面接触，
P
型外延层
、DTI
隔离结构和深
N
阱层的下底面均与
BOX
层直接接触；深
N
阱层上按一定间距设置5个
N+
接触层，每个
N+
接触层上设置电极接触，相邻两个
N+
接触层之间设置1个
STI
层和2个
DTI
控制结构，
STI
层位于两个
DTI
控制结构之间，
DTI
控制结构的下底面与
BOX
层接触，1个
STI
层和2个
DTI
控制结构组成的整体关于
P
型外延层下底面的长中轴线对称，所述垂直型霍尔器件关于
P
型外延层下底面的长中轴线和短中轴线均对称
。2.
根据权利要求1所述的垂直型霍尔器件，其特征在于，所述5个
N+
接触层满足：
L1≤L2/2
，
L3≤3
μ
m
，其中，
L1
为最中间的
N+

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