CN111755596A - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

半导体装置（1A）具备：半导体衬底（2）；包含磁传感部（3a）且设置在半导体衬底（2）的立式霍尔元件（3）；以及在半导体衬底（2）的表面侧与磁传感部（3a）分离设置的励磁布线（4），励磁布线（4）由多次环绕而成的单一布线构成，励磁布线（4）具有：多个主布线部（4A），其从与半导体衬底（2）的表面正交的方向俯视观察下，在与磁传感部（3a）重合的重叠区域互相分离且并列配置；以及副布线部（4B），其将多个主布线部（4A）各自互相串联连接。

Description

半导体装置

技术领域

本发明涉及半导体装置。

背景技术

例如，存在利用霍尔元件作为磁传感器的半导体装置。霍尔元件作为能够以非接触方式检测位置或角度的磁传感器，被利用于各种用途。另外，霍尔元件有立式霍尔元件和卧式霍尔元件。其中，卧式霍尔元件是检测出对元件表面垂直的磁场分量的磁传感器。另一方面，立式霍尔元件是检测出对元件表面平行的磁场分量的磁传感器。进而，还提出了组合卧式霍尔元件和立式霍尔元件来二维或三维检测磁场的磁传感器。

不过，上述立式霍尔元件与卧式霍尔元件相比容易受到制造偏差造成的影响，而关于灵敏度或偏置电压特性，偏差会比卧式霍尔元件更容易变大。

为了校正这样的特性偏差，提出了如下方法（例如，参照专利文献1），即在立式霍尔元件附近配置励磁布线，在该励磁布线流过恒定的电流，从而对立式霍尔元件的磁传感部施加具有既定强度的磁场（以下，记为“校正磁场”），推断出该磁传感部中的灵敏度。即，在专利文献1记载的发明中，使校正磁场的强度变化，并测定从立式霍尔元件输出的霍尔电压的变化，从而推断出磁传感部中的实际灵敏度。

另外，在专利文献1记载的发明中，进行使励磁布线的中心相对于立式霍尔元件中的磁传感部的中心沿水平方向偏移的操作，即使励磁布线的中心与磁传感部的中心在水平方向拉开距离的操作。由此，抑制在半导体装置的制造过程中因为工艺变动造成的励磁布线的宽度等的偏差而励磁布线产生的校正磁场的强度的偏差。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】美国专利第9116192号说明书。

发明内容

【发明要解决的课题】

然而，在上述专利文献1记载的发明中，励磁布线和磁传感部在水平方向上分离配置。因流过励磁布线的电流而产生的校正磁场的强度，与从励磁布线起的距离成反比例，因此磁传感部与励磁布线的距离越大，施加在磁传感部的校正磁场的强度就越低。

若施加在磁传感部的校正磁场的强度变低，则从立式霍尔元件输出的霍尔电压的变化会变小。因而，在专利文献1记载的发明中，即便能抑制施加在磁传感部的校正磁场的强度的偏差，由于校正磁场的强度变低，所以推断磁传感部上的实际灵敏度的精度也会下降。

作为其对策，可考虑增加流过励磁布线的电流，提高施加在磁传感部的校正磁场的强度。然而，由于励磁布线的物理特性、或所连接的电源的容量等的限制，可能还出现不一定能将流过励磁布线的电流增加到对于获得所期望的校正磁场的强度而言充分的大小的情况。另外，如果增加流过励磁布线的电流，则励磁布线的发热量增大。

另外，在专利文献1记载的发明中，在水平方向上使励磁布线的中心从磁传感部的中心大幅偏移，所以配置在磁传感部周边的外围电路与励磁布线的距离变近。在该情况下，外围电路从靠近的励磁布线受到热的影响。具体而言，因为励磁布线的发热，在外围电路产生非对称的温度分布，该外围电路的特性发生变动。因而，在增加了流过励磁布线的电流的情况下，推断磁传感部上的实际灵敏度的精度也会下降。

此外，如果增大励磁布线与外围电路的距离，则能够抑制外围电路的特性变动，但是会增大半导体装置的所需要面积，导致成本增加，因此是不现实的。

本发明鉴于上述情况而构思，其目的在于提供提高施加在磁传感部的校正磁场的强度并且抑制磁场强度的偏差及外围电路的热带来的特性变动的半导体装置。

【用于解决课题的方案】

为了达成上述目的，本发明所涉及的半导体装置具备：半导体衬底；立式霍尔元件，其包含磁传感部，且设置在半导体衬底；以及励磁布线，其在半导体衬底的表面侧与磁传感部分离设置，励磁布线由多次环绕而成的单一布线构成，励磁布线具有：多个主布线部，其从与半导体衬底的表面正交的方向俯视观察下，在与磁传感部重合的重叠区域互相分离且并列配置；以及副布线部，其将多个主布线部各自互相串联连接。

【发明效果】

依据本发明所涉及的半导体装置，励磁布线具有在半导体衬底的表面互相分离且并列配置的多个主布线部，并且它们分别串联连接而成单一布线，从而能够提高施加在磁传感部的校正磁场的强度并且抑制磁场强度的偏差及外围电路的热带来的特性变动。

附图说明

【图1】是示出本发明的第1实施方式所涉及的半导体装置的结构的平面图。

【图2】是第1实施方式所涉及的半导体装置的II－II线截面图。

【图3】是示出本发明的第2实施方式所涉及的半导体装置的结构的平面图。

【图4】是第2实施方式所涉及的半导体装置的IV－IV线截面图。

【图5】是示出本发明的第3实施方式所涉及的半导体装置的结构的平面图。

【图6】是第3实施方式所涉及的半导体装置的VI－VI线截面图。

【图7】是示出本发明的第4实施方式所涉及的半导体装置的结构的平面图。

【图8】是第4实施方式所涉及的半导体装置的VIII－VIII线截面图。

【图9】是示出本发明的第5实施方式所涉及的半导体装置的结构的平面图。

【图10】是第5实施方式所涉及的半导体装置的X－X线截面图。

【图11】是示出本发明的第6实施方式所涉及的半导体装置的结构的平面图。

【图12】是第6实施方式所涉及的半导体装置的XII－XII线截面图。

【图13】是示出本发明的第7实施方式所涉及的半导体装置的结构的平面图。

【图14】是第7实施方式所涉及的半导体装置的XIV－XIV线截面图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。

此外，为了容易理解特征，方便起见，在以下说明中利用的附图有放大成为特征的部分而示出的情况，并且各结构要素的尺寸比例等有时也与实际不同。另外，后述的说明中利用的左、右、上及下等的方向是基于图示的状态的方向。

（第1实施方式）

图1是示出本发明的第1实施方式所涉及的半导体装置1A的结构的平面图。图2是沿着半导体装置1A的图1中所示的切断线II－II线的截面图（II－II线截面图）。此外，在图1中，说明的方便起见，示出了省略后述的绝缘层6a、6b的状态。

如图1及图2所示，半导体装置1A具备：半导体衬底2；包含磁传感部3a并设置在半导体衬底2的立式霍尔元件3；以及在半导体衬底2的表面S侧与磁传感部3a分离设置的励磁布线4。半导体衬底2具有P型及N型中的一种即第1导电型（例如P型）。在半导体衬底2设置有立式霍尔元件3和扩散层8。在此，将与半导体衬底2的表面S正交的方向称为深度方向。深度方向为与xyz三维正交坐标系中的z方向平行的方向。

立式霍尔元件3具有检测磁场分量的磁传感部3a和配置在磁传感部3a的上部的多个（例如，在本实施方式中5个）电极3b。电极3b在宽度方向具有既定大小（宽度），且在纵长方向并排配置。在此，宽度方向是对深度方向垂直的方向，是对x方向平行的方向。另外，纵长方向是对深度方向及宽度方向双方向垂直的方向，是对y方向平行的方向。

磁传感部3a是例如通过向具有P型和N型的任意一种即第1导电型（例如P型）的半导体衬底2注入P型和N型的任意另一种即第2导电型（例如N型）的杂质而设置的半导体层（阱）。磁传感部3a具有既定纵长、宽度及深度而立体地形成。在此，将图1中例示的、磁传感部3a的短边方向及长边方向分别称为宽度方向及纵长方向。宽度方向是与xyz三维正交坐标系中的y方向平行的方向，纵长方向是与x方向平行的方向。磁传感部3a具有检测宽度方向的磁场分量的功能。在磁传感部3a上，沿纵长方向以既定间隔并排地配置有各自在宽度方向具有既定大小的电极3b。立式霍尔元件3在宽度方向的磁场分量施加到磁传感部3a时，在电极3b间输出与其磁场分量对应的霍尔电压。

立式霍尔元件3通过以包围磁传感部3a的周围的方式设置的扩散层8，与半导体衬底2的其他区域电分离。在半导体衬底2的其他区域，作为外围电路，设置有处理来自立式霍尔元件3的输出信号的电路、或向立式霍尔元件3供给电流的电路、通过校正磁场来补偿立式霍尔元件3的特性的电路等。

在半导体衬底2的表面S层叠有绝缘层6a、6b。绝缘层6a以覆盖半导体衬底2的表面S的方式设置。励磁布线4设置在该绝缘层6a上。绝缘层6b在绝缘层6a上以覆盖励磁布线4的方式设置。

绝缘层6a、6b具有与其他构件电分离的功能。通过该电分离功能，绝缘层6a与在下方邻接的半导体衬底2及在上方邻接的绝缘层6b电分离。另外，绝缘层6b与在下方邻接的绝缘层6a电分离。励磁布线4通过绝缘层6b、6a与立式霍尔元件3电分离。另外，励磁布线4在半导体衬底2的表面S侧从磁传感部3a分离设置。

励磁布线4具有端部E1、E2，作为从端部E1延伸至端部E2的单一布线而构成。端部E1、E2与未图示的电源连接。

励磁布线4具有多个主布线部4A和多个副布线部4B。在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，多个主布线部4A是励磁布线4之中与磁传感部3a重合的部分。即，在从与表面S正交的方向（从＋z到－z的方向）的俯视观察下，多个主布线部4A以与磁传感部3a重合的方式配置。

在此，将从与表面S正交的方向俯视观察而与磁传感部3a重合的区域称为重叠区域。另外，将从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下与磁传感部3a错开的区域、即从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察的平面之中不是重叠区域的区域称为非重叠区域。

多个主布线部4A从靠近端部E1的一侧具有主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad及4Ae。主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad、4Ae是同一励磁布线4的不同部分，分别沿纵长方向延伸。主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad、4Ae分别沿着磁传感部3a的宽度方向互相分离并且并列配置。主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad、4Ae以在向励磁布线4供给电力时分别流过相同方向的电流的方式，与多个副布线部4B电性串联连接。各主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad、4Ae均为形成励磁布线4的一部分的相同的导体。

以下，将主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad、4Ae汇总而称为多个主布线部4A。以下，只要没有特别声明，作为多个主布线部4A的特征而记载的结构，是主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad、4Ae各自具有的结构。

多个主布线部4A优选对于磁传感部3a的某一深度上的通过宽度方向的中心的平面（yz平面）与表示某一深度的平面（xy平面）的交线（以下，记为“宽度方向中心线”）CL对称地配置。具体而言，在图1中例示的主布线部4A的情况下，从与半导体衬底2的表面S正交的方向的俯视观察中，主布线部4Ac配置在与宽度方向中心线CL重叠的位置。相对于该主布线部4Ac，优选将主布线部4Ab及主布线部4Ad、与主布线部4Aa及主布线部4Ae分别以与主布线部4Ac的距离相等的方式配置。

多个主布线部4A优选以与邻接的主布线部的间隔成为等间隔的方式配置。例如考虑以下情况，即将磁传感部3a沿宽度方向分成6个相等的部分，将分成6个相等的部分的磁传感部3a的区域朝着x的由小到大（从左到右）按顺序设为第1区域、第2区域、第3区域、第4区域、第5区域及第6区域。在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，主布线部4Aa的宽度方向上的中心优选以与第1区域重后的方式配置。主布线部4Ab的宽度方向上的中心优选以与第2区域重合的方式配置。主布线部4Ac优选以跨到第3区域及第4区域的方式配置。主布线部4Ad的宽度方向上的中心优选以与第5区域重合的方式配置。主布线部4Ae的宽度方向上的中心优选以与第6区域重合的方式配置。

出于对磁传感部3a施加其宽度方向上均匀的校正磁场的观点，多个主布线部4A适当设定与半导体衬底2的表面S的距离即可。多个主布线部4A优选配置成各自与半导体衬底2的表面S的距离相等。

出于对磁传感部3a施加其宽度方向上均匀的校正磁场的观点，多个主布线部4A的宽度考虑与磁传感部3a的表面的距离或磁传感部3a的宽度而适当设定即可。例如，在图1所示的半导体装置1A中，多个主布线部4A的宽度的总和相对于磁传感部3a的宽度而言，设定为大致一半。

另外，多个主布线部4A的宽度的总和相对于磁传感部3a的宽度而言，优选为1/2以上。使多个主布线部4A的宽度的总和相对于磁传感部3a的宽度而言为1/2以上，从而不管与磁传感部3a的表面的距离如何，能够对磁传感部3a施加其宽度方向上均匀的校正磁场。

多个副布线部4B是励磁布线4之中配置在非重叠区域的部分。即，多个副布线部4B是励磁布线4之中多个主布线部4A以外的部分。

多个副布线部4B从靠近励磁布线4的端部E1的一侧起具有副布线部4Ba、4Bb、4Bc及4Bd。副布线部4Ba与主布线部4Aa和主布线部4Ab连接。副布线部4Bb与主布线部4Ab和主布线部4Ac连接。副布线部4Bc与主布线部4Ac和主布线部4Ad连接。副布线部4Bd与主布线部4Ad和主布线部4Ae连接。

副布线部4Ba、4Bb、4Bc、4Bd均为与主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad、4Ae相同的导体，与主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad、4Ae一起形成单一的励磁布线4。由主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad、4Ae和副布线部4Ba、4Bb、4Bc、4Bd形成的励磁布线4，在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，配置成励磁布线4多次环绕而成。

以下，将副布线部4Ba、4Bb、4Bc、4Bd汇总而称为多个副布线部4B。以下，只要没有特别声明，作为多个副布线部4B的特征而记载的结构为副布线部4Ba、4Bb、4Bc、4Bd各自具有的结构。

多个副布线部4B在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，具有与多个主布线部4A平行的部分。

副布线部4Ba之中与多个主布线部4A平行的部分为平行副布线部4Bap。副布线部4Bb之中与多个主布线部4A平行的部分为平行副布线部4Bbp。副布线部4Bc之中与多个主布线部4A平行的部分为平行副布线部4Bcp。副布线部4Bd之中与多个主布线部4A平行的部分为平行副布线部4Bdp。

以下，将平行副布线部4Bap、4Bbp、4Bcp、4Bdp汇总而称为多个平行副布线部4Bp。以下，只要没有特别声明，作为多个平行副布线部4Bp的特征而记载的结构，是平行副布线部4Bap、4Bbp、4Bcp、4Bdp各自具有的结构。

多个平行副布线部4Bp在向励磁布线4供给电力时，以流过与多个主布线部4A相反方向的电流的方式配置。在励磁布线4的周围被激励的校正磁场的方向，依赖于流过励磁布线4的电流的方向。关于通过多个主布线部4A产生的校正磁场和通过多个平行副布线部4Bp产生的校正磁场，磁场的方向为相反方向。在半导体装置1A中，优选对磁传感部3a仅施加通过多个主布线部4A产生的校正磁场。因此，多个平行副布线部4Bp优选配置成在从与半导体衬底2的表面S正交的方向的俯视观察中，与多个主布线部4A的距离变大。具体而言，多个主布线部4A和多个平行副布线部中的各个距离之中最靠近的距离D优选为15μm以上，更优选为45μm以上。在图1中，多个主布线部4A和多个平行副布线部4Bp之中最靠近的组合是主布线部4Aa与平行副布线部4Bap，距离D成为主布线部4Aa与平行副布线部4Bap的距离。

在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，多个平行副布线部4Bp优选配置成形状变小。例如，当主布线部4Aa与副布线部4Ba、主布线部4Ab与副布线部4Bb、主布线部4Ac与副布线部4Bc、主布线部4Ad与副布线部4Bd分别以成为大小不同的同心长方形的一部分的方式配置时，平行副布线部4Bap、4Bbp、4Bcp、4Bdp成为较小的结构。

多个副布线部4B的形状可以与多个主布线部4A相同，也可以不同。多个副布线部4B能够以任意的间隔配置。例如，多个副布线部4B可以在从与半导体衬底2的表面S正交的方向的俯视观察中互相平行地配置，也可以配置成相交。

励磁布线4之中的、端部E1与主布线部4Aa之间的区域及端部E2与主布线部4Ae之间的区域，是副布线部4B的一部分。端部E1与主布线部4Aa之间的区域及端部E2与主布线部4Ae之间的区域，优选配置成在流过电流时，不会流过与多个主布线部4A相反方向的电流。

在具有如以上那样的结构的半导体装置1A中，通过使恒定的电流流过励磁布线4，对磁传感部3a施加在励磁布线4的周围被激励的校正磁场。校正磁场在主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad及4Ae的周围被激励。另外，磁场在副布线部4Ba、4Bb、4Bc及4Bd和端部E1与主布线部4Aa之间的区域及端部E2与主布线部4Ae之间的区域各自的周围也被激励。

在图2中以标号B表示的虚线椭圆示意性示出了由多个主布线部4A的周围产生的校正磁场的合成磁场。另外，在图2中以标号B1表示的虚线椭圆示意性示出了由主布线部4Ae产生的校正磁场。

多个主布线部4A电性串联连接。因此，在多个主布线部4A为同一结构的情况下，通过主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad及4Ae各自产生的校正磁场为相同的方向，并示出相同的强度分布。关于由主布线部4Ae产生的校正磁场B1之中的、比主布线部4Ae更靠磁传感部3a侧产生的磁场，随着磁传感部3a在宽度方向上与主布线部4Ae的距离变大，磁传感部3a的宽度方向上的强度变小。

在半导体装置1A中，校正磁场B为多个主布线部4A的合成磁场，因此能够对磁传感部3a施加在磁传感部3a的宽度方向上均匀强度的校正磁场。

另外，多个主布线部4A为单一布线的一部分，因此在主布线部4Aa、4Ab、4Ac、4Ad及4Ae中流过相同大小的电流，对磁传感部3a施加合成磁场。因而，与不是单一布线的情况相比，能够在流过相同大小的电流时施加磁场强度较强的校正磁场。换句话说，为施加相同大小的校正磁场所需要的电流的大小较小。

在作为励磁布线配置多个独立的布线而利用的情况下，需要对各个布线流过电流，所提供的电流的合计依赖于布线的数量而变大。另一方面，在作为励磁布线利用具有多个主布线部4A的励磁布线4的情况下，励磁布线4为单一布线，所以向励磁布线4提供的电流会流过所有的主布线部4A。因此，即便增加励磁布线4中的主布线部4A的数量，向励磁布线4提供的电流的大小也不会发生变化。

通过以上构成，半导体装置1A在只能使用有限大小的电流的情况下，也能对磁传感部3a施加较强强度的校正磁场。

另外，在从与半导体衬底2的表面S正交的方向的俯视观察下，半导体装置1A的多个主布线部4A配置在重叠区域，所以能够抑制施加到磁传感部3a的校正磁场的强度偏差。

而且，在半导体装置1A中，励磁布线4构成为具有多个主布线部4A和多个副布线部4B的单一布线，因此与独立地具有多个相当于主布线部4A的励磁布线的结构相比，能够为获得相同磁场强度而将向励磁布线4供给的电力抑制为较小。

（第2实施方式）

图3是示出本发明的第2实施方式所涉及的半导体装置1B的结构的平面图。图4是半导体装置1B的沿着图3中所示的切断线IV－IV的截面图（IV－IV线截面图）。在图3中，说明的方便起见，示出省略了后述的绝缘层6a～6d的状态。

半导体装置1B相对于半导体装置1A，区别在于取代励磁布线4而具备励磁布线14这一点，而其他方面实质上相同。在以下的说明中，对于与半导体装置1A同等的部位，标注相同标号，省略重复的说明。

半导体装置1B具备：半导体衬底2；立式霍尔元件3；以及由多次环绕而成的单一布线构成的励磁布线14。

励磁布线14与上述半导体装置1A的励磁布线4同样，具有配置在重叠区域的多个主布线部14A和配置在非重叠区域的多个副布线部14B。在与上述半导体装置1A的励磁布线4的关系上，主布线部14A与主布线部4A相当，且副布线部14B与副布线部4B相当。

励磁布线14相对于励磁布线4，区别在于多个副布线部14B的配置。具体说明，则区别在于：多个副布线部14B之中与多个主布线部14A平行的部分、即后述的平行副布线部14Bap、14Bbp、14Bcp及14Bdp配置在与设置有多个主布线部14A的绝缘层6d不同的绝缘层6b。励磁布线14除了多个副布线部14B的配置以外与励磁布线4同样。

以下，将主布线部14Aa、14Ab、14Ac、14Ad、14Ae汇总而称为多个主布线部14A。另外，将副布线部14Ba、14Bb、14Bc、14Bd汇总而称为多个副布线部14B。

副布线部14Ba之中与多个主布线部14A平行的部分为平行副布线部14Bap。副布线部14Bb之中与多个主布线部14A平行的部分为平行副布线部14Bbp。副布线部14Bc之中与多个主布线部14A平行的部分为平行副布线部14Bcp。副布线部14Bd之中与多个主布线部14A平行的部分为平行副布线部14Bdp。

关于半导体装置1B，多个副布线部14B的至少一部分比多个主布线部14A更靠近半导体衬底2的表面S而配置。

在图4中，多个平行副布线部14Bp比多个主布线部14A更靠近半导体衬底2的表面S而配置。优选的是，多个平行副布线部14Bp整体比多个主布线部14A更靠近半导体衬底2的表面S而配置。更优选的是，多个副布线部14B整体比多个主布线部14A更靠近半导体衬底2的表面S而配置。

在半导体衬底2的表面S层叠有绝缘层6a～6d。在图4例示的半导体装置1B中，绝缘层6a以覆盖半导体衬底2的表面S的方式设置。平行副布线部14Bp设置在该绝缘层6a上。绝缘层6b以覆盖平行副布线部14Bp的方式设置在绝缘层6a上。绝缘层6c设置在绝缘层6b上。多个主布线部14A设置在绝缘层6c上。绝缘层6d以覆盖多个主布线部14A的方式设置在绝缘层6c上。

多个副布线部14B的至少一部分比多个主布线部14A更靠近半导体衬底2的表面S而配置的结构，例如通过适用经由贯通绝缘层6b及绝缘层6c的贯通电极而在不同绝缘层上连接副布线部14B的结构来实现。

在半导体装置1B中，与上述半导体装置1A相比能够更加提高施加在磁传感部3a的校正磁场的强度。

在半导体装置1B中，多个副布线部14B的至少一部分比多个主布线部14A更靠近半导体衬底2的表面S而配置，从而通过多个副布线部14B产生的磁场之中施加在磁传感部3a的磁场中，与半导体衬底2的表面S垂直的分量的比例高。因此，抑制施加在磁传感部3a的磁场的磁传感部3a的宽度方向分量，因此能够抑制施加在磁传感部3a的磁场之中通过多个主布线部14A产生的校正磁场以外的磁场，并能提高对磁传感部3a施加校正磁场的效率。即，能够提高推断立式霍尔元件3的实际灵敏度的精度。

（第3实施方式）

图5是示出本发明的第3实施方式所涉及的半导体装置1C的结构的平面图。图6是半导体装置1C的沿着图5中所示的切断线VI－VI的截面图（VI－VI线截面图）。此外，在图5中，说明的方便起见，示出省略了绝缘层6a、6b的状态。

半导体装置1C相对于半导体装置1A，区别在于取代励磁布线4而具备励磁布线24，而其他方面实质上相同。在以下的说明中，对于与半导体装置1A同等的部位，标注相同标号，省略重复的说明。

半导体装置1C具备：半导体衬底2；立式霍尔元件3；以及由多次环绕而成的单一布线构成的励磁布线24。励磁布线24具有配置在设置于绝缘层6b的表面的重叠区域的多个主布线部4A以及配置在同样设置于绝缘层6b的表面的非重叠区域的多个副布线部24B。励磁布线24与励磁布线4同样，形成单一布线。励磁布线24相对于励磁布线4，区别在于取代多个副布线部4B而具有多个副布线部24B。

多个副布线部24B具有与多个主布线部4A平行的部分即平行副布线部24BpL及24BpR。平行副布线部24BpL包含平行副布线部24Bap及24Bbp，相对于宽度方向中心线CL（在图5中省略图示）配置在左侧。平行副布线部24BpR包含平行副布线部24Bcp及24Bdp，相对于宽度方向中心线CL配置在右侧。副布线部24Ba、24Bb、24Bc及24Bd从最靠近励磁布线24的端部E1的一侧起按副布线部24Ba、24Bb、24Bc及24Bd的顺序配置。

励磁布线24之中多个副布线部24B在与励磁布线4的关系上，相当于副布线部4B。副布线部24B与副布线部4B的差异在于：在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，平行副布线部24Bap、24Bbp、24Bcp及24Bdp配置在夹持多个主布线部4A的两侧。在此，将副布线部24Ba之中与多个主布线部4A平行的部分称为平行副布线部24Bap。同样地，将副布线部24Bb、24Bc及24Bd之中与多个主布线部4A平行的部分分别称为平行副布线部24Bbp、24Bcp及24Bdp。励磁布线24除了平行副布线部24Bap、24Bbp、24Bcp及24Bdp的配置以外，与励磁布线4同样。以下，将副布线部24Ba、24Bb、24Bc、24Bd汇总而称为多个副布线部24B。

在半导体装置1C中，在平行副布线部24BpR及24BpL沿与多个主布线部4A相反方向流过电流。另外，多个主布线部4A与平行副布线部24BpL中的最靠近的距离及多个主布线部4A与平行副布线部24BpR中的最靠近的距离均为距离D。在图5中，多个主布线部4A与平行副布线部24BpL之中最靠近的组合为主布线部4Aa和平行副布线部24Bap。另外，多个主布线部4A与平行副布线部24BpR之中最靠近的组合为主布线部4Ae和平行副布线部24Bdp。

在半导体装置1C中，与上述半导体装置1A同样，提高施加在磁传感部3a的校正磁场的强度，并且多个副布线部24B相对于磁传感部3a对称地配置在非重叠区域，因此校正磁场能够具有更加均匀的强度。

在半导体装置1C中，从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，平行副布线部24BpR及24BpL以夹持磁传感部3a的方式配置，从而通过多个副布线部24B产生的磁场在磁传感部3a的宽度方向上会比半导体装置1A更均等地施加。因而，能够使施加在磁传感部3a的磁场之中通过多个主布线部4A产生的校正磁场以外的磁场的影响在磁传感部3a的宽度方向上均等。因而，能够提高推断立式霍尔元件3的实际灵敏度的精度。

另外，在半导体装置1C中，平行副布线部24BpR及24BpL以夹持磁传感部3a的方式配置。即，多个副布线部24B被分散配置。因而，能够抑制多个副布线部24B的热对外围电路的影响。

此外，在上述半导体装置1C中，平行副布线部24BpR及24BpL所具有的平行副布线部的数量相等，但是并不局限于该例。例如，可以使平行副布线部24BpR所具有的平行副布线部的数量多，也可以使平行副布线部24BpL所具有的平行副布线部的数量多。另外，在上述半导体装置1C中，多个主布线部4A与平行副布线部24BpL中的最靠近的距离及多个主布线部4A与平行副布线部24BpR中的最靠近的距离相同，但是也可以不同。

（第4实施方式）

图7是示出本发明的第4实施方式所涉及的半导体装置1D的结构的平面图。图8是半导体装置1D的沿着图7中所示的切断线VIII－VIII的截面图（VIII－VIII线截面图）。此外，在图7中，说明的方便起见，示出了省略后述的绝缘层6a～6f的状态。

半导体装置1D相对于半导体装置1A，区别在于取代励磁布线4而具备励磁布线34，而其他方面实质上相同。在以下的说明中，对于与半导体装置1A同等的部位，标注相同标号，省略重复的说明。

半导体装置1D具备：半导体衬底2；立式霍尔元件3；以及由多次环绕而成的单一布线构成的励磁布线34。励磁布线34与励磁布线4同样，具有配置在重叠区域的多个主布线部34A以及配置在非重叠区域的多个副布线部34B。在与励磁布线4的关系上，主布线部34A与主布线部4A相当，而副布线部34B与副布线部4B相当。

励磁布线34相对于励磁布线4，区别在于：多个主布线部34A、即后述的主布线部34Aa、34Ab及34Ac分别配置在不同的绝缘层的表面，且沿着与半导体衬底2的表面S正交的方向配置。另外，随着多个主布线部34A的配置与多个主布线部4A的配置不同，多个副布线部34B的配置也不同。

在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，多个副布线部34B具有与多个主布线部34A平行的部分。多个副布线部34B之中与多个主布线部34A平行的部分，为多个平行副布线部34Bp、即平行副布线部34Bap及平行副布线部34Bbp。

以下，将主布线部34Aa、34Ab及34Ac汇总而称为多个主布线部34A。多个主布线部34A的所有主布线部在与半导体衬底的表面S正交的方向上并排。

多个副布线部34B从靠近励磁布线34的端部E1的一侧起具有副布线部34Ba及34Bb。以下，将副布线部34Ba及34Bb汇总而称为多个副布线部34B。

在半导体衬底2的表面S层叠有绝缘层6a～6f。在图8例示的半导体装置1D中，绝缘层6a以覆盖半导体衬底2的表面S的方式设置。平行副布线部34Bap及34Bbp和主布线部34Aa设置在该绝缘层6a上。绝缘层6b以覆盖平行副布线部34Bap及34Bbp和主布线部34Aa的方式设置在绝缘层6a上。绝缘层6c设置在该绝缘层6b上。主布线部34Ab设置在绝缘层6c上。绝缘层6d以覆盖主布线部34Ab的方式设置在绝缘层6c上。绝缘层6e设置在该绝缘层6d上。主布线部34Ac设置在绝缘层6e上。绝缘层6f以覆盖主布线部34Ac的方式设置。

多个主布线部34A的所有主布线部在与半导体衬底2的表面S正交的方向上并排的结构，例如通过适用经由贯通绝缘层的贯通电极而连接副布线部的结构来实现。

在半导体装置1D中，主布线部34Aa、34Ab、34Ac分别配置在不同的绝缘层6b、6d、6f。因而，也能够将主布线部34Aa、34Ab、34Ac在磁传感部3a的宽度方向上形成为比上述半导体装置1A的主布线部4Aa～4Ae还宽（大宽度），能够将施加在磁传感部3a的校正磁场的强度提高到与上述半导体装置1A同样或者其以上。

在半导体装置1D中，大宽度形成主布线部34Aa、34Ab、34Ac，从而其电阻值会相对变小，且减少发热量。因而，依据具有上述特征的半导体装置1D，能够缓和外围电路的热造成的特性变动。此外，如果多个副布线部34B也能以大宽度形成，则能够使更加大的电流流过多个主布线部34A及多个副布线部34B，能够获得更加大的校正磁场。

此外，在半导体装置1D中，在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，多个主布线部34A以重合的方式配置。然而，半导体装置1D的结构并不局限于该例，在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下多个主布线部34A也可以不重合。

（第5实施方式）

图9是示出本发明的第5实施方式所涉及的半导体装置1E的结构的平面图。图10是半导体装置1E的沿着图9中所示的切断线X－X的截面图（X－X线截面图）。此外，在图9中，与图7同样，示出了省略绝缘层6a～6f的状态。

半导体装置1E相对于半导体装置1D，区别在于取代励磁布线34而具备励磁布线44，而其他方面实质上相同。在以下的说明中，对于与半导体装置1D同等的部位，标注相同标号，省略重复的说明。

半导体装置1E具备：半导体衬底2；立式霍尔元件3；以及由多次环绕而成的单一布线构成的励磁布线44。励磁布线44具有配置在重叠区域的多个主布线部34A以及配置在非重叠区域的多个副布线部44B。励磁布线44与励磁布线23同样形成单一布线。励磁布线44相对于励磁布线34，区别在于取代多个副布线部34B而具有多个副布线部44B。

多个副布线部44B具有与多个主布线部34A平行的部分即平行副布线部44Bap及44Bbp。平行副布线部44Bap相对于宽度方向中心线CL（在图9中省略图示）配置在左侧。平行副布线部44Bbp相对于宽度方向中心线CL配置在右侧。副布线部44Ba及44Bb从最靠近励磁布线44的端部E1的一侧起按副布线部44Ba、44Bb的顺序配置。

励磁布线44之中多个副布线部44B在与励磁布线34的关系上，与副布线部34B相当。副布线部44B与副布线部34B的差异在于：在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，平行副布线部44Bap及44Bbp配置在夹持多个主布线部34A的两侧。

在半导体装置1E中，与上述半导体装置1D同样，能够提高施加在磁传感部3a的校正磁场的强度。另外，与上述半导体装置1C同样，多个副布线部44B相对于磁传感部3a对称地配置在非重叠区域，因此能够对磁传感部3a施加具有更加均匀的强度的校正磁场。而且，能够抑制多个副布线部44B的发热对外围电路的影响。

此外，上述半导体装置1E为多个主布线部34A与平行副布线部44Bap的距离及多个主布线部34A与平行副布线部44Bbp的距离相同的情况的结构例，但是半导体装置1E并不局限于该结构例。半导体装置1E中多个主布线部34A与平行副布线部44Bap的距离及多个主布线部34A与平行副布线部44Bbp的距离也可以不同。

（第6实施方式）

图11是示出本发明的第6实施方式所涉及的半导体装置1F的结构的平面图。图12是半导体装置1F的沿着图11中所示的切断线XII－XII的截面图（XII－XII线截面图）。此外，在图11中，与图7同样，示出了省略绝缘层6a～6f的状态。

半导体装置1F相对于半导体装置1D，区别在于取代励磁布线34而具备励磁布线54，而在其他方面实质上相同。在以下的说明中，对于与半导体装置1D同等的部位，标注相同标号，省略重复的说明。

半导体装置1F具备：半导体衬底2；立式霍尔元件3；以及由多次环绕而成的单一布线构成的励磁布线54。励磁布线54具有配置在重叠区域的多个主布线部34A以及配置在非重叠区域的多个副布线部54B。励磁布线54与励磁布线34同样，形成单一布线。励磁布线54相对于励磁布线34，区别在于取代多个副布线部34B而具有多个副布线部54B。

多个副布线部54B具有与多个主布线部34A平行的部分即平行副布线部54Bap及54Bbp。平行副布线部54Bap及54Bbp从靠近端部E1的一侧起按平行副布线部54Bap、54Bbp的顺序配置。

励磁布线54之中多个副布线部54B在与励磁布线34的关系上，与副布线部34B相当。副布线部54B与副布线部34B的差异在于：平行副布线部54Bap及54Bbp在与半导体衬底2的表面S正交的方向上配置在不同位置。更具体而言，平行副布线部54Bap及54Bbp的至少一部分隔着绝缘层而绝缘。在此，将副布线部54Ba及54Bb之中与多个主布线部34A平行的部分分别称为平行副布线部54Bap及54Bbp。励磁布线54除了副布线部54Ba及54Bb的配置以外，与励磁布线34同样。以下，将副布线部54Ba及54Bb汇总而称为多个副布线部54B。

在半导体衬底2的表面S层叠有绝缘层6a～6f。在图12例示的半导体装置1F中，绝缘层6a以覆盖半导体衬底2的表面S的方式设置。主布线部34Aa设置在该绝缘层6a上。绝缘层6b以覆盖主布线部34Ab的方式设置在绝缘层6a上。绝缘层6c设置在绝缘层6b上。主布线部34Ab及平行副布线部54Bap设置在该绝缘层6c上。绝缘层6d以覆盖主布线部34Ab及平行副布线部54Bap的方式设置在该绝缘层6c上。绝缘层6e设置在绝缘层6d上。主布线部34Ac及平行副布线部54Bbp设置在绝缘层6e上。绝缘层6f以覆盖主布线部34Ac及平行副布线部54Bbp的方式设置在该绝缘层6e上。

在半导体装置1F中，与上述半导体装置1D同样，大宽度形成励磁布线54，从而能够使更加大的电流流过，因此能够提高施加在磁传感部3a的校正磁场的强度。如果使励磁布线54为大宽度且流过与以往相同的电流，则发热量按电阻减小的量减少，从而能够减小发热对外围电路的影响。

另外，在半导体装置1F中，多个副布线部54B形成在不同的绝缘层上，因此在沿深度方向俯视观察下，能够重合地配置，能够减小多个副布线部54B所占的面积。

此外，在上述半导体装置1F中，平行副布线部54Bap在图12所示的截面图中在绝缘层的深度方向上比平行副布线部54Bbp更靠近磁传感部3a，而在宽度方向上分离配置。然而，半导体装置1F并不局限于该例，平行副布线部54Bap及54Bbp能够任意配置。

（第7实施方式）

图13是示出本发明的第7实施方式所涉及的半导体装置1G的结构的平面图。图14是半导体装置1G的沿着图13中所示的切断线XIV－XIV切断的截面图（XIV－XIV线截面图）。此外，在图13中，说明的方便起见，示出了省略绝缘层6a～6f的状态。

半导体装置1G相对于半导体装置1A，区别在于还具备励磁布线64及74，而在其他方面实质上相同。在以下的说明中，对于与半导体装置1A同等的部位，标注相同标号，省略重复的说明。

半导体装置1G具备：半导体衬底2；立式霍尔元件3；以及由多次环绕而成的单一布线构成的励磁布线即励磁布线64及励磁布线74。

励磁布线64与励磁布线4同样，具有配置在重叠区域的多个主布线部64A以及配置在非重叠区域的多个副布线部64B。在与励磁布线4的关系上，主布线部64A与主布线部4A相当，副布线部64B与副布线部4B相当。

励磁布线64相对于励磁布线4，区别在于从磁传感部3a沿绝缘层的深度方向分离配置。励磁布线64除了绝缘层的深度方向上的配置以外，与励磁布线4同样。

励磁布线74与励磁布线4同样，具有配置在重叠区域的多个主布线部74A以及配置在非重叠区域的多个副布线部74B。在与励磁布线4的关系上，主布线部74A与主布线部4A相当，而副布线部74B与副布线部4B相当。

励磁布线74相对于励磁布线4，区别在于从磁传感部3a沿绝缘层的深度方向分离配置。励磁布线74除了绝缘层的深度方向上的配置以外，与励磁布线4同样。

多个主布线部64A从靠近端部E1的一侧起具有主布线部64Aa、64Ab、64Ac、64Ad及64Ae。以下，将主布线部64Aa、64Ab、64Ac、64Ad、64Ae汇总而称为多个主布线部64A。

多个主布线部74A沿磁传感部3a的纵长方向延伸。多个主布线部74A从靠近端部E1的一侧起具有主布线部74Aa、74Ab、74Ac、74Ad及74Ae。以下，将主布线部74Aa、74Ab、74Ac、74Ad、74Ae汇总而称为多个主布线部74A。

多个副布线部64B从靠近励磁布线64的端部E1的一侧起具有副布线部64Ba、64Bb、64Bc及64Bd。以下，将副布线部64Ba、64Bb、64Bc、64Bd汇总而称为多个副布线部64B。

多个副布线部74B从靠近励磁布线74的端部E1的一侧起具有副布线部74Ba、74Bb、74Bc及74Bd。以下，将副布线部74Ba、74Bb、74Bc、74Bd汇总而称为多个副布线部74B。

副布线部64Ba之中与多个主布线部64A平行的部分为平行副布线部64Bap。副布线部64Bb之中与多个主布线部64A平行的部分为平行副布线部64Bbp。副布线部64Bc之中与多个主布线部64A平行的部分为平行副布线部64Bcp。副布线部64Bd的之中与多个主布线部64A平行的部分为平行副布线部64Bdp。

副布线部74Ba之中与多个主布线部74A平行的部分为平行副布线部74Bap。副布线部74Bb之中与多个主布线部74A平行的部分为平行副布线部74Bbp。副布线部74Bc之中与多个主布线部74A平行的部分为平行副布线部74Bcp。副布线部74Bd之中与多个主布线部74A平行的部分为平行副布线部74Bdp。

在半导体衬底2的表面S层叠有绝缘层6a～6f。在图14例示的半导体装置1G中，绝缘层6a以覆盖半导体衬底2的表面S的方式设置。励磁布线4设置在该绝缘层6a上。绝缘层6b以覆盖励磁布线4的方式设置在绝缘层6a上。绝缘层6c设置在绝缘层6b上。励磁布线64设置在该绝缘层6c上。绝缘层6d以覆盖励磁布线64的方式设置在该绝缘层6c上。绝缘层6e设置在绝缘层6d上。励磁布线74设置在绝缘层6d上。绝缘层6f以覆盖励磁布线74的方式设置在该绝缘层6e上。

在半导体装置1G中，能够进一步提高上述半导体装置1A所起到的效果。即，在半导体装置1G中，通过具有多个励磁布线，能够对磁传感部3a施加磁场强度更加强的校正磁场。因而，能够提高推断立式霍尔元件3的实际灵敏度的精度。

此外，上述的半导体装置1G为具有3条励磁布线的结构，但并不局限于该例。半导体装置1G能够具有沿着对表面S垂直方向并列配置的多个励磁布线。

另外，上述半导体装置1G为具备3条独立的励磁布线4、64、74的结构例，但是励磁布线4、64、74也可以不一定分别独立。也可以励磁布线4、64、74的至少一部分串联连接。半导体装置1G例如可以具备励磁布线4、64、74全部串联连接的单一的励磁布线，也可以具备励磁布线4和64串联连接的励磁布线与励磁布线74这2条独立的励磁布线。

此外，上述半导体装置1G中，从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，多个平行副布线部4Bp、64Bp及74Bp均对于磁传感部3a配置在相同方向，但并不局限于该例。也可以在从与半导体衬底2的表面S正交的方向俯视观察下，平行副布线部以夹持磁传感部3a的方式配置。

以上，利用图1至图14来详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不局限于特定的实施方式。例如，上述说明中示出的材质、尺寸等只是一例，并不局限于此。另外，上述实施方式可能够各种方式实施，在不脱离发明的要点的范围内，能够进行省略、置换等各种变更。

在上述实施方式中，以由单一布线构成的励磁布线4、14、24、34、44、54、64、74为例进行了说明，但是励磁布线只要被电性串联连接，则也可以适当组合不同材料而构成。

在上述实施方式中，图示说明了多个主布线部4A、14A、64A、74A分别配置在同一绝缘层的表面，且与半导体衬底2的表面S的距离为等间隔的结构，但是半导体装置1A、1B、1C、1G并不局限于该例。在半导体装置1A、1B、1C、1G中，多个主布线部4A、14A、64A、74A的主布线部可以分别配置在同一绝缘层的表面，且与半导体衬底2的表面的距离为等间隔，也可以配置在不同绝缘层的表面且不同。

在上述实施方式中，图示说明了绝缘层的厚度相同的结构，但是半导体装置1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G并不局限于该例。半导体装置1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G的绝缘层的厚度，只要在层间能维持绝缘性，可以全部相同，也可以每个层不同。

在上述实施方式的半导体装置1A、1B、1C、1D、1E、1G中，图示说明了平行副布线部4Bp、14Bp、24Bp、34Bp、44Bp、74Bp各自在绝缘层的深度方向上处于相同位置的结构，但是半导体装置1A、1B、1C、1D、1E、1G并不局限于该例。平行副布线部4Bp、14Bp、24Bp、34Bp、44Bp、74Bp各自也可以与平行副布线部54Bp同样，为属于同一励磁布线的平行副布线部配置在不同的绝缘层的表面，从而在绝缘层的深度方向上配置在不同位置的结构。

在上述实施方式的半导体装置1A、1B、1C、1D、1G中，图示说明了励磁布线4、14、24、34、64、74各自为平行副布线部和多个主布线部的至少一部分在绝缘层的深度方向上处于相同位置的结构，但是并不局限于该例。在半导体装置1A、1B、1C、1D、1G中，也可以为多个主布线部和多个副布线部的平行副布线部配置在不同绝缘层的表面，从而在绝缘层的深度方向上配置在不同位置的结构。

这些实施方式及其变形包括在发明的范围或要点内，而且包括在与权利要求书记载的发明等同的范围内。

【标号说明】

1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G 半导体装置；2 半导体衬底；3 立式霍尔元件；3a 磁传感部；4、14、24、34、44、54、64、74 励磁布线；4A、14A、34A、64A、74A 多个主布线部；4B、14B、24B、34B、44B、54B、64B、74B 多个副布线部；6a、6b、16a、16b、16c、16d、36a、36b、36c、36d、36e、36f、66a、66b、76a、76b 绝缘层；7 电极；8 扩散层。

Claims (7)

1.一种半导体装置，其特征在于具备：

半导体衬底；

立式霍尔元件，其包含磁传感部，且设置在所述半导体衬底；以及

励磁布线，其在所述半导体衬底的表面侧与所述磁传感部分离设置，

所述励磁布线由多次环绕而成的单一布线构成，

所述励磁布线具有：多个主布线部，其从与所述半导体衬底的表面正交的方向俯视观察下，在与所述磁传感部重合的重叠区域互相分离且并列配置；以及副布线部，其将所述多个主布线部各自互相串联连接。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，构成所述单一布线的多个主布线部分别沿着与所述半导体衬底的表面平行的方向配置。

3.如权利要求1所述的半导体装置，其中，构成所述单一布线的多个主布线部分别沿着与所述半导体衬底的表面正交的方向配置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，构成所述单一布线的所述副布线部的至少一部分，相对于构成所述单一布线的所述多个主布线部之中最靠近所述半导体衬底的表面而配置的主布线部，更靠近所述半导体衬底的表面而配置。

5.如权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，在从与所述半导体衬底的表面正交的方向俯视观察下，构成所述单一布线的所述副布线部配置在从所述磁传感部错开的非重叠区域。

6.如权利要求5所述的半导体装置，其中，从与所述半导体衬底的表面正交的方向俯视观察下，所述副布线部之中与所述主布线部平行的部分以夹持所述磁传感部的方式配置。

7.如权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，所述励磁布线具有多条所述单一布线。

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