CN111755598A - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

半导体装置具备：包含对第1方向垂直的表面的半导体衬底；设置在半导体衬底的立式霍尔元件，其包含在第1方向具有深度、在对第1方向垂直的第2方向具有宽度、以及在与第1方向及第2方向的两个方向垂直的第3方向具有纵长的磁传感部；以及沿第3方向延伸的励磁布线，励磁布线在半导体衬底的表面侧配置在从第1方向的俯视观察下与磁传感部的宽度的中心重叠的位置，在将磁传感部的宽度设为W、将俯视观察下从磁传感部的宽度的中心到较近一侧的第1端面的距离设为Wc/2、将从磁传感部的深度的中心到励磁布线的距离设为h时，满足下述（1）式的关系的u为0.6以上。

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，霍尔元件具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，与卧式霍尔元件相比偏差容易变大。

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，即进行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被分离配置，因此产生如以下的问题。因流过励磁布线的电流而产生的校正磁场的强度，与到励磁布线的距离成反比例，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，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。

本发明的目的在于提供提高施加在磁传感部的校正磁场的产生效率并且抑制该校正磁场的强度的偏差及外围电路的热造成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，本发明的一实施方式所涉及的半导体装置，其特征在于，具备：半导体衬底，包含对第1方向垂直的表面；设置在半导体衬底的立式霍尔元件，包含磁传感部，该磁传感部在第1方向具有深度、在对第1方向垂直的第2方向具有宽度、在对第1方向及第2方向的两个方向垂直的第3方向具有纵长；以及励磁布线，在第2方向具有第1端面及第2端面，且沿第3方向延伸，励磁布线在半导体衬底的表面侧配置在从磁传感部分离的位置，且从第1方向俯视观察下配置在与磁传感部的宽度的中心重叠的位置，配置励磁布线的位置在俯视观察下，是从磁传感部的宽度的中心到第1端面的距离成为从磁传感部的宽度的中心到第2端面的距离以下的位置，当将磁传感部的宽度设为W、将俯视观察下从磁传感部的宽度的中心到第1端面的距离设为Wc/2、将从磁传感部的深度的中心到励磁布线的距离设为h时，由下述（1）式导出的u为0.6以上。

【发明效果】

依据本发明所涉及的半导体装置，通过以适当关系配置产生校正磁场的励磁布线和磁传感部，能够提高施加在磁传感部的校正磁场的产生效率并且抑制强度的偏差及外围电路的热造成的特性变动。

附图说明

【图1】是示出第1实施方式所涉及的半导体装置的结构的平面图。

【图2】是本实施方式所涉及的半导体装置的II－II线截面图。

【图3】是本实施方式所涉及的半导体装置的III－III线主要部分截面图。

【图4】是说明实施方式所涉及的半导体装置的原理的说明图。

【图5】是示出施加在磁传感部的校正磁场的沿着图2所示的双点划线C的强度分布的图表。

【图6】是示出均匀性与施加在磁传感部的校正磁场的强度偏差的关系的图表。

【图7】是示出第2实施方式所涉及的半导体装置的结构的平面图。

【图8】是本实施方式所涉及的半导体装置的VIII－VIII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中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，在以下说明中利用的左、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）。图3是沿着图1中所示的切断线III－III线的半导体装置1A的主要部分的截面图（III－III线主要部分截面图）。此外，在图1中，说明的方便起见，示出了省略绝缘层6a、6b后的状态。

如图1、图2及图3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；以及设置在磁传感部3a的上方的励磁布线4。

半导体衬底2具有P型和N型中的一种即第1导电型（例如P型）。另外，半导体衬底2包含对于作为第1方向的深度方向垂直的表面S。在此，也为第1方向的深度方向是对xyz三维正交坐标系的z方向平行的方向。在半导体衬底2设置有立式霍尔元件3和扩散层8。

立式霍尔元件3具有检测对元件表面平行的磁场分量的磁传感部3a以及配置在磁传感部3a的上部的多个（例如，在本实施方式中5个）电极7。电极7在作为第2方向的宽度方向具有既定长度（宽度），且在作为第3方向的纵长方向并排配置。在此，宽度方向是对深度方向垂直的方向，并且是对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这两个方向垂直的方向，并且是对y方向平行的方向。

磁传感部3a是例如通过向具有第1导电型的半导体衬底2注入P型和N型中的另一种即第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。磁传感部3a具有在宽度方向上对置的端面3aR及端面3aL。端面3aR与端面3aL的距离相当于磁传感部3a的宽度W。连结两个端面3aR、3aL的宽度方向上的中点即宽度方向上的中心的线，是磁传感部3a的宽度方向上的中心线。磁传感部3a的宽度方向上的中心线沿纵长方向延伸。

图1～图3中例示的磁传感部3a具有宽度W（W＞0）、距离表面S的深度T（T＞0）、比宽度W长的纵长而形成。此外，深度T被设定为比半导体衬底2的深度方向上的长度还短。

另外，磁传感部3a具有检测宽度方向的磁场分量的功能。立式霍尔元件3当宽度方向的磁场分量施加到磁传感部3a时，在电极7之间输出与该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。此外，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6b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6b上。励磁布线4通过绝缘层6b来与立式霍尔元件3电分离。绝缘层6a以覆盖励磁布线4的方式设置在绝缘层6b上。

励磁布线4与磁传感部3a分离而设置在半导体衬底2的表面S侧。励磁布线4在宽度方向具有作为第1端面的端面4R和作为第2端面的端面4L，且沿着纵长方向延伸。端面4R与端面4L的距离相当于励磁布线4的宽度。另外，连结端面4R和端面4L的宽度方向上的中点即中心的线，构成励磁布线4的宽度方向上的中心线。励磁布线4的宽度方向上的中心线沿纵长方向延伸。另外，励磁布线4与未图示的电源连接。

对励磁布线4与磁传感部3a的位置关系详细地进行说明。半导体装置1A中，以励磁布线4与磁传感部3a具有既定位置关系的方式，决定配置励磁布线4的位置。励磁布线4在深度方向上具有位于半导体衬底2的表面S侧的下表面。励磁布线4在深度方向上配置在如下位置：从磁传感部3a的深度方向的中心即对于磁传感部3a的深度T而言为1/2倍的深度T/2的位置到励磁布线4的下表面隔开距离h。磁传感部3a的深度T/2的位置在图2及图3中以双点划线C示出。

在此，为了简化说明，将磁传感部3a的宽度方向的中心称为“磁传感部3a的宽度方向中心”。另外，在从深度方向的俯视观察下，将从磁传感部3a的宽度方向中心到励磁布线4的宽度方向上对置的两端面的距离之中到较近或相等的端面的距离称为“第1距离”，而将到较远或相等的端面的距离称为“第2距离”。进而，第1距离定义距离Wc/2。

在半导体装置1A中，基于下述（1）式的指标（以下，记为“均匀性”）u，决定配置励磁布线4的位置。更具体说明，则励磁布线4配置在均匀性u为0.6以上的位置。均匀性u利用相当于第1距离的距离Wc/2、磁传感部3a的宽度W及距离h，以下述（1）式表示。

进而，励磁布线4在从深度方向的俯视观察下配置在第1距离和第2距离相等的位置。该励磁布线4的位置是励磁布线4的宽度方向的中心线和磁传感部3a的宽度方向的中心线一致的位置。换言之，励磁布线4在从深度方向的俯视观察下在相对于磁传感部3a的宽度方向的中心线对称的位置配置。

接着，参照图4，说明上述（1）式的技术含义。

图4（a）是抽出图2所示的构成之中的磁传感部3a及励磁布线4而示出磁传感部3a及励磁布线4的位置关系的说明图。图4（a）所示的双点划线C表示磁传感部3a的深度T/2的位置。该双点划线C与磁传感部3a的宽度方向的中心线、端面3aR及端面3aL分别在点X₀、点X_R及点X_L相交。

首先，在说明上述（1）式的技术含义时，设定坐标xs。坐标xs以双点划线C与磁传感部3a的宽度方向的中心线的交点即点X₀的位置为基准进行设定。即当xs＝0时，坐标xs与点X₀一致。坐标xs在双点划线C上沿远离点X₀的方向取数值。坐标xs的数值表示位于双点划线C上的点到点X₀的距离。

在图4（a）的结构中，当电流密度j的电流流过励磁布线4时产生的校正磁场的、坐标xs中的磁场强度Bs由以下的（2）式表示。在此，α为系数。

施加在磁传感部3a的校正磁场的强度的宽度方向上的均匀性，能够通过比较磁传感部3a内的双点划线C上大小成为最大的点和成为最小的点这两点上的校正磁场的强度的大小来评价。在处于图4（a）中例示的位置关系的磁传感部3a中，点X_R和点X_L相对于励磁布线4的宽度方向的中心处于对称的位置。在通过励磁布线4产生的校正磁场的强度Bs的情况下，其x方向分量的大小在位于宽度方向的中心的点X₀成为最大，而在点X_R及点X_L这两点上均成为最小。因而，通过比较点X₀上的校正磁场的强度的大小与点X_R或点X_L上的校正磁场的强度的大小，能够评价磁传感部3a上的校正磁场的强度的宽度方向上的均匀性。

接着，说明在磁传感部3a内的双点划线C上，校正磁场的强度的x方向分量的大小成为最小的点成为1个的情况。

校正磁场的强度的x方向分量的大小成为最小的点成为1个的情况，是指第1距离小于第2距离的情况、即第1距离与第2距离不相等的情况。理论上能够认为该结构等效于沿宽度方向对励磁布线4追加设置与励磁布线4等同的励磁布线14的结构。因此，以沿宽度方向对励磁布线4追加设置励磁布线14的结构为例，说明校正磁场的强度的x方向分量的大小成为最小的点成为1个的情况。

图4（b）是示出对校正磁场的强度的x方向分量的大小成为最小的点成为1个的情况进行模擬的磁传感部3a及励磁布线24（励磁布线4、14）的位置关系的说明图。

励磁布线14具有在宽度方向上对置的右端面及左端面14L，右端面与励磁布线4的左端面相接配置。励磁布线4及励磁布线14产生的校正磁场的总和等于1条励磁布线24产生的校正磁场。因而，在电流以与励磁布线4相同的电流密度流过励磁布线14的情况下，能够将励磁布线4及励磁布线14视为1条励磁布线24。

如果将励磁布线4及励磁布线14视为1条励磁布线24，则从磁传感部3a的宽度方向的中心到端面4R的距离Wc/2成为对励磁布线24而言的第1距离，从磁传感部3a的宽度方向的中心到端面14L的距离成为对励磁布线24而言的第2距离。在该情况下，第1距离小于第2距离。因而，励磁布线24的宽度方向的中心与磁传感部3a的宽度方向的中心不一致。即，点X_R及点X_L相对于励磁布线24的宽度方向的中心处于非对称的位置。通过励磁布线24产生的校正磁场的强度Bas，相对于通过励磁布线4产生的校正磁场的强度Bs，其强度分布不同。

如上述那样，施加在磁传感部3a的校正磁场的强度Bas的宽度方向上的均匀性，能够通过比较双点划线C上大小成为最大的点和成为最小的点这两点上的校正磁场的强度的大小来评价。在此，在处于图4（b）中例示的位置关系的磁传感部3a中，通过励磁布线14形成的校正磁场的强度对点X_R、X_L的校正磁场的强度带来影响。关于对点X_R、X_L上的校正磁场的强度的影响，在与励磁布线14距离更近的点X_L上相对较大，而距离更远的点X_R上相对较小。因而，点X_L上的磁场强度大于点X_R上的磁场强度，且成为更加靠近点X₀上的校正磁场的强度的大小。即，在图4（b）中例示的磁传感部3a中，校正磁场的强度的x方向分量的大小在点X_R上成为最小。

此外，在端面14L与端面4R相接地配置的情况下，相对于上述励磁布线14的右端面与励磁布线4的左端面相接地配置的情况，会成为左右相反。即，在该情况下，校正磁场的强度的x方向分量的大小在点X_L上成为最小。

另外，在由上述式（1）表示的均匀性u为0.6以上的情况下，磁传感部3a上的校正磁场的强度的x方向分量的最大值，与点X₀上的校正磁场的强度大体一致。另一方面，在励磁布线14与励磁布线4的左端面及右端面的任一端面相接地配置的情况下，都会在点X_R及X_L的至少一个上出现校正磁场的强度的x方向分量的大小成为最小的点。

如上述，在第1距离与第2距离相等的情况下（图4（a）的情况下），磁传感部3a中校正磁场的强度的x方向分量的大小成为最小的点为点X_R及X_L这两个。另外，在第1距离小于第2距离的情况下（图4（b）的情况下），磁传感部3a中校正磁场的强度的x方向分量的大小成为最小的点，是点X_R、X_L之中的、相对于磁传感部3a的宽度方向中心励磁布线4的与励磁布线14非接触的端面所位于的一侧的点。换句话说，是励磁布线24的宽度方向的两端面之中距离磁传感部3a的宽度方向中心较近的端面所位于的一侧的点。

因而，如图4（b）所示，在励磁布线14的右端面与励磁布线4的左端面相接地配置的情况下，磁传感部3a上的校正磁场的强度的x方向分量的大小成为最小的点为点X_R。与此相反，在励磁布线14的左端面与励磁布线4的右端面相接地配置的情况下，磁传感部3a上的校正磁场的强度的x方向分量的大小成为最小的点为点X_L。

根据如上述的研究，关于磁传感部3a上的校正磁场的强度的宽度方向上的均匀性，可以说无论在图4（a）及图4（b）的任一情况下，都能通过比较磁传感部3a的点X₀上的校正磁场的强度与处于与磁传感部3a的宽度方向中心沿宽度方向隔开第1距离的位置的点X_R或点X_L上的校正磁场的强度来评价。特别是，在均匀性u为0.6以上的情况下，励磁布线14形成的校正磁场给予点X₀、点X_L或X_R上的校正磁场的强度的影响较小，因此励磁布线24形成的校正磁场的强度Bas的均匀性，能够以仅考虑励磁布线4的情况下的校正磁场的强度Bs的均匀性来近似。

电流流过励磁布线4、24，从而在励磁布线4、24的周围产生校正磁场。校正磁场施加在磁传感部3a。校正磁场的强度与流过励磁布线4、24的电流密度的大小成比例。另外，校正磁场的强度与到励磁布线4、24的距离成反比例。双点划线C上的坐标xs上的校正磁场的强度Bs、Bas由上述的（2）式表示。立式霍尔元件3的传感灵敏度基于（2）式所示的校正磁场的强度Bs或Bas的计算结果进行推断。

励磁布线4、24优选以沿着与y方向平行的纵长方向延伸的方式配置。通过该结构，励磁布线4、24施加在磁传感部3a的校正磁场的强度Bs、Bas在磁传感部3a的纵长方向上成为同等。

上述（1）式所示的均匀性u相当于端面3aR上的校正磁场的强度除以磁传感部3a的宽度方向的中心即点X₀上的校正磁场的强度的值。均匀性u的值取0＜u≤1，越靠近1，施加在磁传感部3a的校正磁场的强度的均匀性越高，而越靠近0，施加在磁传感部3a的校正磁场的强度的均匀性就越低。

励磁布线4如上述，在从深度方向的俯视观察下，以至少一部分与磁传感部3a的宽度方向中心重叠的方式配置即可，但是相比于与磁传感部3a的一部分重叠地配置，优选的是以覆盖磁传感部3a的方式配置。另外，距离Wc/2与磁传感部3a的宽度W的关系，其合适的范围因磁传感部3a的宽度W与距离h的关系而有所不同。

例如，如果h/w＝0.3，则Wc/W优选为1以上，更优选为1.4以上。另外，如果h/w＝0.5，则Wc/W优选为0.7以上，更优选为1.4以上。如果h/w＝0.1，则Wc/W优选为1.05以上，更优选为1.2以上。通过使均匀性u为0.6以上，能够实现上述合适的范围。

图5是示出对半导体装置1A中改变距离Wc/2时的磁传感部3a上的校正磁场的强度沿着图2所示的双点划线C的分布进行模拟的结果的图表。横轴为坐标xs，纵轴为校正磁场的强度。

关于距离Wc为20μm、30μm的2种情况，示出了到励磁布线4的下表面的距离h为2.2μm情况下的校正磁场的强度。半导体装置1A中，第1距离与第2距离相等，因此距离Wc相当于励磁布线4的宽度。

磁场强度分布具有在点X₀附近出现的梯度较缓的区域RA和梯度比区域RA急剧的区域RB。图5的图表中示出了相当于励磁布线4的宽度的距离Wc为30μm情况下的区域RA及区域RB。

图5例示了距离Wc分别为20μm、30μm的情况下距离h为2.2μm情况下的磁场强度分布，但是，无论在任一磁场强度分布都存在区域RA及区域RB。另外，确认了如下情况，即在采用例示的条件以外的距离Wc及距离h的情况下，关于区域RA及区域RB，虽然其大小或梯度上也有差异，但是无论距离Wc及距离h为何值都存在。于是，可以说通过以将磁传感部3a的宽度W收敛于区域RA内的方式来决定，能够提高均匀性u。

例如，在Wc＝30μm、h＝2.2μm的情况下，基于图5，能推断出当磁传感部3a的宽度W小于20μm（图5的区域RA的10μm的2倍）时，均匀性u高。

这意味着通过以将磁传感部3a收敛于区域RA内的方式选择距离Wc、宽度W和距离h，磁传感部3a上的均匀性u变高。

通过以均匀性u成为0.6以上的方式配置磁传感部3a及励磁布线4，能够对磁传感部3a主要施加区域RA的校正磁场，充分减小区域RB的校正磁场的影响。半导体装置1A具备这样配置的磁传感部3a及励磁布线4，从而能够减少施加在磁传感部3a的校正磁场的偏差。以下，说明其理由。

在均匀性u的值较小的情况下，磁传感部3a的宽度方向的端面3aR、3aL被包含在区域RB。在端面3aR、3aL被包含在区域RB的情况下，如果因制造工艺等而磁传感部3a的宽度W出现偏差，则分别施加在端面3aR、3aL的校正磁场的强度出现较大偏差。其结果，施加在磁传感部3a的校正磁场的总量急剧变化。

图6示出了磁场强度B的偏差率相对于校正磁场的强度的均匀性的变化的模拟结果。详细而言，是示出进行如下模拟的结果的图表，即半导体装置1A中，将磁传感部3a的宽度W在其5％以内偏差时的磁场强度B的偏差量设为ΔB，对使校正磁场的强度的均匀性u变化时的表示磁场强度B的偏差率的ΔB/B（以下，记为“磁场强度偏差”）[％]进行模拟。

横轴为均匀性u，纵轴为磁场强度偏差ΔB/B。在将距离h分别固定保持在4μm、6μm、8μm的状态下，通过调整上述（1）式中的（Wc/2）来使均匀性u变化。成为磁场强度偏差ΔB/B的基准的磁场强度B，利用了磁传感部3a的宽度W为20μm的情况下的端面3aR及端面3aL之间的磁场强度的平均值。磁场强度偏差ΔB/B是以上述平均值为基准，相对于宽度W＝20μm而言以±5％以下、即19μm≤W≤21μm偏差时的模拟结果。磁传感部3a的宽度W的偏差通过例如注入杂质后的扩散工序、与扩散层的接合中的耗尽层宽度、测试温度等来决定。

图6所示的磁场强度偏差ΔB/B在距离h为8μm的情况下，在均匀性u小于0.6处急剧增大。确认了在距离h为6μm、4μm的情况下也有与距离h为8μm的情况同样的倾向。磁场强度偏差ΔB/B在距离h为6μm的情况下，在均匀性u小于0.55处急剧增大，而在距离h为4μm的情况下，在均匀性u小于0.5处急剧增大。

关于这样的磁场强度偏差ΔB/B急剧增大的、均匀性u的范围，若以与图5所示的图表的关系来说明，则相当于磁传感部3a的一端被包含在区域RB的情况。因而，为了抑制磁场强度偏差ΔB/B的急剧增大，以对磁传感部3a仅施加区域RA的校正磁场的方式构成半导体装置1A即可。即，以均匀性u成为0.6以上的方式构成半导体装置1A即可。

如以上那样，在半导体装置1A中使均匀性u为0.6以上，从而能够构成为对磁传感部3a仅施加区域RA的校正磁场。

本实施方式所涉及的半导体装置，包含上述结构，从而能够抑制施加在磁传感部3a的校正磁场的强度的偏差。另外，依据本实施方式所涉及的半导体装置，能够缩短励磁布线4与磁传感部3a在宽度方向的距离，因此磁场产生效率较高。进而，依据本实施方式所涉及的半导体装置，由于能够将励磁布线4配置在距离磁传感部3a的宽度方向中心较近的位置，所以能够使励磁布线4与外围电路分离，并能够减小励磁布线4的发热对外围电路带来的热影响。因而，依据本实施方式所涉及的半导体装置，能够抑制例如在外围电路发生非对称的温度分布等的、外围电路的热造成的特性变动。故，依据本实施方式所涉及的半导体装置，能够高精度推断立式霍尔元件3的传感灵敏度。

（第2实施方式）

图7是示出第2实施方式所涉及的半导体装置1B的结构的平面图。图8是半导体装置1B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，示出了省略绝缘层6a、6b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等同的部位，标注相同标号，省略重复的说明。

励磁布线24与励磁布线4同样，在宽度方向具有作为第1端面的端面24R和作为第2端面的端面24L，且沿着纵长方向延伸。励磁布线24配置在从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24R的距离成为距离Wc/2的位置。另外，励磁布线24配置在从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24R的距离短于从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24L的距离的位置。即，半导体装置1B中，励磁布线24以从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24R的距离Wc/2成为第1距离、且从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24L的距离成为第2距离的方式配置。

上述配置中，俯视观察下，位于磁传感部3a的宽度方向的中心的点X₀与励磁布线24的至少一部分重叠，但是与励磁布线24的宽度方向的中心不一致。即，半导体装置1B中，俯视观察下，励磁布线24相对于磁传感部3a的宽度方向的中心线非对称地配置。

以如下方式构成半导体装置1B，即由相当于励磁布线24的第1距离的距离Wc/2、磁传感部3a的宽度W、从磁传感部3a的深度方向的中心到励磁布线24的下表面的距离h确定的上述（1）式表示的均匀性u成为0.6以上。此外，在本实施方式中由上述（1）式表示的均匀性u是对点X_R施加的校正磁场的强度除以施加在点X₀的校正磁场的强度的值，该点X_R是磁传感部3a的宽度方向的端面3aL、3aR上的点与双点划线C相交的点X_L、X_R之中位于与励磁布线24的宽度方向的中心较远一侧的点。

在此，为了简化说明，参照图4（b），如上述，将励磁布线24视为由励磁布线4和励磁布线14构成，将相当于励磁布线4的部分称为“对称部”，相当于励磁布线14的部分称为“非对称部”。

半导体装置1B由于构成为均匀性u为0.6以上，所以如上述，励磁布线24之中流过非对称部的电流形成的校正磁场给予点X₀、点X_L或X_R上的校正磁场的强度的影响较小。因而，除了对称部之外还具有非对称部的励磁布线24形成的校正磁场的强度Bas的均匀性，能够以仅考虑励磁布线4的情况下的校正磁场的强度Bs的均匀性来近似。

如以上那样，半导体装置1B中，使均匀性u为0.6以上，从而能够构成为对磁传感部3a主要施加区域RA的校正磁场。通过包含使均匀性u为0.6以上的结构，能够提高施加在磁传感部3a的校正磁场的强度Bas的均匀性。

依据本实施方式所涉及的半导体装置，能够减小励磁布线24与磁传感部3a的水平方向的距离，所以磁场产生效率较高。进而，依据本实施方式所涉及的半导体装置，能够将励磁布线24配置在距离磁传感部3a的宽度方向中心较近的位置，所以能够使励磁布线24与外围电路分离，并能够减小励磁布线24的发热对外围电路带来的热影响。因而，依据本实施方式所涉及的半导体装置，能够抑制例如在外围电路产生非对称的温度分布等的、外围电路的热造成的特性变动。故，依据本实施方式所涉及的半导体装置，能够高精度推断立式霍尔元件3的传感灵敏度。

以上，对本发明的优选实施方式进行了详细描述，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，并不限定于此。

在上述实施方式中，图示说明了励磁布线4、24在宽度方向上配置在磁传感部3a正上方中的一部分区域的半导体装置1A、1B的结构，但是半导体装置1A、1B并不局限于该例。在半导体装置1A中，励磁布线4在从深度方向的俯视观察下可以与磁传感部3a的宽度的至少一部分重叠地配置，也可以与磁传感部3a的全部重叠地配置。另外，在半导体装置1B中，励磁布线24在从深度方向的俯视观察下可以与磁传感部3a的宽度的至少一部分重叠地配置，也可以与磁传感部3a的全部重叠地配置。

此外，出于提高均匀性u的观点，在上述俯视观察下，相比于与磁传感部3a的宽度的一部分重叠地配置有励磁布线4、24的半导体装置1A、1B，优选的是与磁传感部3a的宽度全部重叠地配置有励磁布线4、24的半导体装置1A、1B。

另外，在上述实施方式中，说明了以直线状形成的励磁布线4，但是励磁布线4未必在整个纵长方向以直线状形成。励磁布线4在从表面S的俯视观察下，至少与磁传感部3a重叠的部分以直线状形成即可，其他部分未必需要以直线状形成。

在上述实施方式中，说明了第1距离与第2距离相等的情况（图4（a））及第1距离小于第2距离的情况（图4（b））、即第1距离为第2距离以下的情况（图4）。另外，作为第1距离小于第2距离的情况的例，说明了具备励磁布线24的半导体装置1B，该励磁布线24配置在从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24R的距离短于从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24L的距离的位置。然而，本发明并不局限于该例。半导体装置1B中，励磁布线24也可以配置成使从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24L的距离短于从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24R的距离。

在以从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24L的距离短于从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24R的距离的方式配置励磁布线24的情况下，在从深度方向的俯视观察下，从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24L的距离为第1距离，到端面24R的距离为第2距离。另外，距离Wc/2相当于从磁传感部3a的宽度方向中心到端面24L的距离。

上述实施方式能够用各种方式实施，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。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或要点内，而且包含在与权利要求书记载的发明及其同等的范围内。

【标号说明】

1A、1B 半导体装置；2 半导体衬底；3 立式霍尔元件；3a 磁传感部；4、24 励磁布线；6a、6b 绝缘层；7 电极；8 扩散层。

Claims (3)

1.一种半导体装置，其特征在于具备：

半导体衬底，其包含对第1方向垂直的表面；

立式霍尔元件，其设置在所述半导体衬底，并包含磁传感部，该磁传感部在所述第1方向具有深度、在对所述第1方向垂直的第2方向具有宽度、在对所述第1方向及所述第2方向的两个方向垂直的第3方向具有纵长；以及

励磁布线，其在所述第2方向具有第1端面及第2端面，且沿所述第3方向延伸，

所述励磁布线在所述半导体衬底的表面侧配置在从所述磁传感部分离的位置，且从所述第1方向的俯视观察下配置在与所述磁传感部的宽度的中心重叠的位置，

配置所述励磁布线的位置在所述俯视观察下，是从所述磁传感部的宽度的中心到所述第1端面的距离成为从所述磁传感部的宽度的中心到所述第2端面的距离以下的位置，

在将所述磁传感部的宽度设为W、将所述俯视观察下从所述磁传感部的宽度的中心到所述第1端面的距离设为Wc/2、将从所述磁传感部的深度的中心到所述励磁布线的距离设为h时，由下述（1）式导出的u为0.6以上。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述励磁布线在所述俯视观察下覆盖所述磁传感部。

3.如权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于：所述励磁布线在所述俯视观察下，配置在所述励磁布线的所述第2方向上的中心与所述磁传感部的所述第2方向上的中心重叠的位置。

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