DE2652322A1 - HALL EFFECT COMPONENT - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H10N52/00—Hall-effect devices
- H10N52/101—Semiconductor Hall-effect devices
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Description
DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNGDEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT LIMITED LIABILITY
FREIBURG I. BR.FREIBURG I. BR.
Hall-Effekt-BauelementHall effect component
Die Priorität der Anmeldung Nr. 48355/75 vom 25. November 1975 in Großbritannien wird beansprucht.The priority of application no. 48355/75 of November 25, 1975 in the UK is claimed.
Hall-Effekt-Bauelemente mit einer großen Ausgangsspannung leiden unter zwei Haupt Schwierigkeiten, (a) dem Temperaturkoeffizienten und (b) der Offset-Spannung, d. h. der Differenz der Spannungen, die an den Hall-Ausgangskontakten gleich werden, wenn bei Fehlen eines magnetischen Feldes ein Prüfstrora über die Eingangskontakte eingespeist würde. Bei Vorhandensein einer Offset-Spannung ist diese gewöhnlich durch Verwendung eines Ausgangswiderstandes im äußeren Schaltkreis zu kompensieren. Dies kann teuer und zeitaufwendig sein.Hall effect components with a large output voltage suffer under two main difficulties, (a) the temperature coefficient and (b) the offset voltage, d. H. the difference in the voltages that are equal to the Hall output contacts if a test current would be fed in via the input contacts in the absence of a magnetic field. If present an offset voltage, this is usually achieved by using an output resistor in the external circuit to compensate. This can be expensive and time consuming.
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Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung eines Hall-Effekt-Bauelements, mit dem eine hohe Ausgangsspannung bei kleinen Offset-Spannungen zusammen mit einer kleinen Temperaturempfindlichkeit erhalten werden kann.The object of the invention is the formation of a Hall effect component, with which a high output voltage with small offset voltages together with a low temperature sensitivity can be obtained.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausbildung gemäß dem kennzeichnenden Teil des anliegenden Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved through a training solved according to the characterizing part of the attached claim 1.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der anliegenden Zeichnung erläutert,An embodiment of the invention is explained below with reference to the accompanying drawing,
deren Fig. 1 und 2 eine Aufsicht und eine Aufrißquerschnittsansicht eines Hall-Effekt-Bauelements nach der Erfindung und1 and 2 thereof are a plan view and an elevational cross-sectional view a Hall effect component according to the invention and
deren Fig. 3 und 4 Aufsichtsansichten von3 and 4 thereof, top views of
weiteren Ausführungsformen des Hall-Effekt-Bauelements nach der Erfindung zeigen.further embodiments of the Hall effect component according to the invention demonstrate.
Das Hall-Effekt-Bauelement gemäß den Fig. 1 und 2 ist von rechteckiger Form, vorzugsweise mit den Abmaßen 1 mm χ 2 mm ausgebildet, und weist die Epitaxschicht 1 aus n-leitendem Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 1 ,0 -Ω. · cm in einer Dicke von 20 μΐη auf einem hochohmigen (10 -Π. · cm) Substrat 2 aus p-leitendem Silicium auf.The Hall effect component according to FIGS. 1 and 2 is rectangular in shape, preferably with the dimensions 1 mm 2 mm formed, and has the epitaxial layer 1 made of n-type silicon with a specific resistance of 1, 0 -Ω. Cm in a thickness of 20 μΐη on a high-resistance (10 -Π. cm) Substrate 2 made of p-type silicon.
Auf beiden Hauptflächen des Bauelements sind Passivierungsschichten 3 aus SiO2 vorgesehen. Dagegen fehlen seitliche Passivierungsschichten, da das Bauelement unter Anwendung Passivation layers 3 made of SiO 2 are provided on both main surfaces of the component. In contrast, there are no lateral passivation layers because the component is in use
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herkömmlicher Siliciumplatten-Prozesse beginnend mit einer Platte hergestellt wird, aus der die einzelnen Bauelemente durch Aufteilung in Plättchen gewonnen werden.conventional silicon plate processes starting with a Plate is made from which the individual components are obtained by dividing them into platelets.
An den Rändern sind ausgangsseitig streifenförmige ohmsche Kontakte 4, beispielsweise aus Aluminium mit einer Breite von 0,25 mm und einer Länge von 0,3 mm, vorgesehen, die durch Diffusion von η -dotierten Zonen 5 in die η-dotierte Schicht in eine Tiefe von etwa 2 μπι durch geeignete öffnungen in der Passivierungsschicht 3 aus SiO„ und einer anschließenden Aluminium-Beschichtung hergestellt werden. In gleicher Weise werden an den Rändern die eingangsseitig geschalteten streifenförmigen ohmschen Kontakte 6 angebracht.On the output side there are strip-shaped ohmic strips at the edges Contacts 4, for example made of aluminum with a width of 0.25 mm and a length of 0.3 mm, provided through Diffusion of η -doped zones 5 into the η-doped layer to a depth of about 2 μm through suitable openings in the Passivation layer 3 made of SiO 2 and a subsequent one Aluminum coating can be produced. In the same way, those switched on the input side are switched at the edges strip-shaped ohmic contacts 6 attached.
Da die Dicke der Epitaxschicht 1, d. h. die der Hall-Platte, eine wichtige Größe ist, werden zur Unterdrückung einer Diffusion über die pn-Zwischenflache während des epitaxialen Wachstums η-dotierende Verunreinigungen mit einem niedrigen Diffusionskoeffizienten in Silicium ausgewählt. Geeignete Verunreinigungen sind Phosphor, Arsen oder Antimon.Since the thickness of the epitaxial layer 1, i. H. which of the hall plate, which is an important quantity, are used to suppress a Diffusion across the pn interface during the epitaxial Growth η-doping impurities with a low diffusion coefficient in silicon were selected. Suitable Impurities are phosphorus, arsenic or antimony.
Für das p-dotierte Substrat 2 ist Bor als Dotierungsmittel geeignet.Boron is suitable as a dopant for the p-doped substrate 2.
Ist der spezifische Widerstand des Substrats zumindest viermal so groß wie der der η-leitenden Schicht, dann hat bei Auswahl des spezifischen Widerstandes der η-dotierten Schicht zwischen 0,1 und 2jCL. cm das Substrat einen spezifischen Widerstand von wenigstens 4 iX · cm. Dies ergibt ein Hall-Effekt-Bauelement mit einem großen Ausgangssignal bei einer niedrigen Offset-Spannung, d. h. JL· 10 % der Ausgangsspannung bei einem Prüfstrom von 20 mA und einer magnetischenIf the specific resistance of the substrate is at least four times that of the η-conductive layer, then when the specific resistance of the η-doped layer is selected, it is between 0.1 and 2jCL. cm the substrate has a resistivity of at least 4 iX · cm. This results in a Hall effect component with a large output signal at a low offset voltage, ie JL · 10% of the output voltage with a test current of 20 mA and a magnetic one
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Induktion von 1 kGf wobei das Bauelement eine sehr kleine Temperaturabhängigkeit, d. h. eine Änderung von < 5 % zwischen 0 und 125 0C aufweist.Induction of 1 kG f with the component having a very small temperature dependence, ie a change of <5% between 0 and 125 ° C.
Die Anwendung des epitaxialen Wachstumsprozesses erlaubt die Einstellung der Ladungsträgerkonzentration und des spezifischen Widerstandes innerhalb von + 10 % und die der Dicke der η-dotierten Epitaxschicht innerhalb von + 5 %. Der Gesamtfehler des Ausgangssignals beträgt daher + 15 %. Bei anderen Techniken liegt der Gesamtfehler in der Nähe von + 30 %, wenn wahllos Proben einer Platte entnommen werden. The application of the epitaxial growth process allows the adjustment of the charge carrier concentration and the specific Resistance within + 10% and that of the thickness of the η-doped epitaxial layer within + 5%. The total error of the output signal is therefore + 15%. With other techniques, the total error is close to + 30% when random samples are taken from a plate.
Ein weiterer Vorteil der Lösung mit Siliciumepitaxie besteht darin, daß jede Formgebung der η-dotierten Schicht durch eine abschließende Isolationsdiffusion erreicht werden kann, beispielsweise eine in der Fig. 3 dargestellte kreuzförmige Isolationsdiffusion 7a oder eine kleeblattförmige Isolationsdiffusion 7b, wie die Fig. 4 veranschaulicht, Beide dieser Formgebungen haben ein verbessertes Hall-Ausgangssignal und eine verminderte Offset-Spannung zur Folge.Another advantage of the solution with silicon epitaxy is that any shape of the η-doped layer can be achieved by a final insulation diffusion, for example one shown in FIG. 3 cross-shaped insulation diffusion 7a or a clover-leaf-shaped insulation diffusion 7b, as FIG. 4 illustrates, Both of these shapes result in an improved Hall output signal and a reduced offset voltage.
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Claims (6)
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