CN102509767A - 一种正八边形霍尔盘结构的cmos传感器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正八边形霍尔盘结构的CMOS传感器及其制作方法，包括p型衬底、正八边形n阱、p+掺杂区、n+掺杂区、耗尽层、浅掺杂p+掺杂区、氧化层和铝层，所述的正八边形n阱位于p型衬底上，p+掺杂区位于正八边形n阱边缘外侧，n+掺杂区位于正八边形n阱边缘内侧，所述的耗尽层位于正八边形n阱与p型衬底的交界处，所述的浅掺杂p+掺杂区位于正八边形n阱上方，所述的氧化层位于正八边形n阱表面，铝层位于n+掺杂区上方。本发明的正八边形霍尔盘提供了八个端子，从而可以产生八个电流方向，使得失调得以大大减少。
Description
技术领域
本发明涉及一种CMOS传感器及其制作方法，特别涉及一种正八边形霍尔盘结构的CMOS传感器及其制作方法。
背景技术
目前，CMOS霍尔效应传感器通常由一块简单的方形导体材料(即霍尔盘)制成，比如说n阱电阻，在其周边留出至少四个端子，用于输出电流并引出磁场感应电压。其中霍尔盘偏置电流从其中两个位置相反的端子经过，另外两个端子的位置与电流端子的位置成垂直的方向，叫做电压端子。当有磁场垂直施加到导体表面时，可以在电压端子上检测到有电压输出，根据霍尔效应，称之为霍尔电压。现有的CMOS霍尔盘的一个主要问题就是输出失调。即当没有磁场存在时，电压端子上也会输出电压，这势必会对磁场测量带来很大的误差。这种影响的主要原因在于制造工艺的缺陷和制造材料的不一致性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高灵敏度、低输出失调的正八边形霍尔盘结构的CMOS传感器及其制作方法。
本发明解决上述的技术问题的技术方案是：一种正八边形霍尔盘结构的CMOS传感器，包括p型衬底、正八边形n阱、p+掺杂区、n+掺杂区、耗尽层、浅掺杂p+掺杂区、氧化层和铝层，所述的正八边形n阱位于p型衬底上，p+掺杂区位于正八边形n阱边缘外侧，n+掺杂区位于正八边形n阱边缘内侧，所述的耗尽层位于正八边形n阱与p型衬底的交界处，所述的浅掺杂p+掺杂区位于正八边形n阱上方，所述的氧化层位于正八边形n阱表面，铝层位于n+掺杂区上方。
一种正八边形霍尔盘结构的CMOS传感器的制作方法，包括以下步骤：
（1）在p型衬底上注入一层正八边形n阱；
（2）在正八边形n阱边缘外侧注入两个p+掺杂区；
（3）在正八边形n阱每条边的边缘内侧注入n+掺杂区；
（4）在正八边形n阱与p型衬底的交界处由离子的扩散效应形成一层耗尽层；
（5）在正八边形n阱上方注入一层浅掺杂的p+掺杂区，使其覆盖整个正八边形n阱区域；
（6）在整个正八边形n阱表面生长一层氧化层；
（7）用特制的光刻掩模版光刻掉n+掺杂区上方的氧化层；
（8）在去掉氧化层的区域生长一层铝层，作为金属电极，从而引出正八边形n阱的八个端子。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：（1）由于采用了正八边形霍尔盘结构，则可以提供八个端子，从而可以产生八个电流方向，使得失调得以大大减少。（2）由于在正八边形n阱上方注入一层浅掺杂的p+掺杂区，使其覆盖整个正八边形n阱区域，增大了平均电阻率，减小了半导体薄片的厚度，从而提高了霍尔盘的磁场灵敏度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明的纵切方向结构示意图。
图2为本发明的横切方向结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种正八边形霍尔盘结构的CMOS传感器，包括p型衬底207、正八边形n阱208、p+掺杂区211、n+掺杂区（201、202、203、204、205，其中201、202、203、204、205分别对应图1中的端子1、端子2、端子3、端子4和端子5）、耗尽层210、浅掺杂p+掺杂区209、氧化层212和铝层213，所述的正八边形n阱208位于p型衬底207上，p+掺杂区211位于正八边形n阱208边缘外侧，n+掺杂区（201、202、203、204、205）位于正八边形n阱208边缘内侧，所述的耗尽层210位于正八边形n阱208与p型衬底207的交界处，所述的浅掺杂p+掺杂区209位于正八边形n阱208上方，所述的氧化层212位于正八边形n阱208表面，铝层213位于n+掺杂区（201、202、203、204、205）上方。图1中的1、2、3、4、5、6、7、8分别为正八边形n阱208每条边上所对应的端子。
一种正八边形霍尔盘结构的CMOS传感器的制作方法，具体制作过程如下：
（1）在p型衬底207上注入一层正八边形n阱208；
（2）在正八边形n阱208边缘外侧注入两个p+掺杂区211；
（3）在正八边形n阱208每条边的边缘内侧注入n+掺杂区，图2中n+掺杂区201，202，203，204，205分别对应图1中端子1，端子2，端子3，端子4，端子5，这些n+掺杂区即为用于注入电流和输出霍尔电压的端子；
（4）在正八边形n阱208与p型衬底207的交界处由于离子的扩散效应从而形成一层耗尽层210，当电流从一个n+掺杂区注入时，电子便在此耗尽层210进行传输，达到正八边形n阱对应边所在的n+掺杂区，从而行成了电流，由于耗尽层在整个n阱区域内都存在，因此电子有可能传输到相邻边的n+掺杂区，这种现象称之为”短路效应”,会对霍尔电压的产生带来不好的影响，因此针对这种现象，本发明提出的八边形结构的特征在于形成了多个电流方向，对短路效应带来的影响进行了平均，从而降低了霍尔电压的非线性变化；
（5）在正八边形n阱208的上方在注入一层浅掺杂的p+掺杂区209，使其覆盖整个n阱区域，此步骤的目的在于浅掺杂的p+注入209增大了平均电阻率，减小了半导体薄片的厚度,从而可以提高霍尔盘的磁场灵敏度；此外，浅掺杂的p+注入209可以使电流通路原理硅衬底与氧化层的交界面，并降低了表面效应的影响；
（6）在整个正八边形n阱208表面生长一层氧化层212；
（7）用特制的光刻掩模版光刻掉n+掺杂区上方的氧化层212；
（8）在去掉氧化层的区域生长一层铝层213，作为金属电极，从而引出正八边形的八个端子。
Claims (2)
1.一种正八边形霍尔盘结构的CMOS传感器，其特征在于：包括p型衬底、正八边形n阱、p+掺杂区、n+掺杂区、耗尽层、浅掺杂p+掺杂区、氧化层和铝层，所述的正八边形n阱位于p型衬底上，p+掺杂区位于正八边形n阱边缘外侧，n+掺杂区位于正八边形n阱边缘内侧，所述的耗尽层位于正八边形n阱与p型衬底的交界处，所述的浅掺杂p+掺杂区位于正八边形n阱上方，所述的氧化层位于正八边形n阱表面，铝层位于n+掺杂区上方。
2.一种正八边形霍尔盘结构的CMOS传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在p型衬底上注入一层正八边形n阱；
2）在正八边形n阱边缘外侧注入两个p+掺杂区；
3）在正八边形n阱每条边的边缘内侧注入n+掺杂区；
4）在正八边形n阱与p型衬底的交界处由离子的扩散效应形成一层耗尽层；
5）在正八边形n阱上方注入一层浅掺杂的p+掺杂区，使其覆盖整个正八边形n阱区域；
6）在整个正八边形n阱表面生长一层氧化层；
7）用特制的光刻掩模版光刻掉n+掺杂区上方的氧化层；
8）在去掉氧化层的区域生长一层铝层，作为金属电极，从而引出正八边形n阱的八个端子。
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