JP2004296469A - Hall element - Google Patents

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JP2004296469A JP2003082648A JP2003082648A JP2004296469A JP 2004296469 A JP2004296469 A JP 2004296469A JP 2003082648 A JP2003082648 A JP 2003082648A JP 2003082648 A JP2003082648 A JP 2003082648A JP 2004296469 A JP2004296469 A JP 2004296469A
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Yoshihiko Isobe
良彦 磯部
Takeshi Fukada
毅 深田
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Denso Corp
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Denso Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve detection sensitivity by reducing a recombination current in an interface when an SOI substrate is used. <P>SOLUTION: A current path 16 into which impurities are introduced at a predetermined concentration is provided on a semiconductor layer 15 of the SOI substrate 12, and high concentration n-type regions 17 are formed at four corners thereof. An electrode film 19 composed of polycrystalline silicon is formed on the upper part of the current path 16 via an insulating film 18. By applying voltages to the film 19 and a supporting substrate 13, depletion layers 20a, 20b are formed on the surface layer and the bottom of the current path 16. The recombination current at an interface can be suppressed at the time of measuring a hall voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板に形成した電流経路に対して、磁界が作用することで発生するホール電圧を検出するようにしたホール素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
ホール素子は、例えば図3に示すように、p型の半導体基板1にn型の拡散層2を形成し、その拡散層2の両端部に高濃度不純物領域3を形成し、拡散層2中を直線的に電流を流した状態で、対角線方向に発生する電圧を検出することで、半導体基板1の垂直方向に作用している磁界を検出するように構成されたものである。
【0003】
このような検出構造では、p型の半導体基板1側に逆バイアスを印加することで、n型の拡散層2に横方向に電流を流すようにしているが、この構成では、pn接合を利用した素子分離をしているので、高温でのリーク電流が多くなり、高温環境下での測定も困難であるという問題があった。
【0004】
そこで、このような不具合を回避するものとして、例えば、シリコン基板上に酸化膜を形成し、この上にホール素子を形成するためのn型もしくはp型の半導体層をCVD,熱拡散などの方法により形成し、金属コンタクト部分にはオーミックコンタクトをとるための高濃度層を形成した構成のものが考えられた(例えば特許文献1参照)。
【0005】
これは、いわゆるSOI(Silicon On Insulator)基板と呼ばれるもので、絶縁基板上に半導体層を形成してここに不純物を導入する構成であるから、素子分離のためのpn接合を用いない構成とすることができるようになるので、pn接合に起因したリーク電流をなくして高温環境下でも測定することができるようになる。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−335649号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来技術のものでは、pn接合に起因したリーク電流の低減を図ることはできても、半導体層と絶縁層との界面における界面準位に起因したリーク電流すなわち界面における再結合電流を排除することができないものであった。
【0008】
また、半導体層中に不純物を拡散することで導電層を形成するプロセスを採用する関係から、拡散深さ方向に対する不純物濃度の分布が均一にすることができず、拡散源に近い側が高濃度になってシート抵抗が低くなることから、電流は表層近傍を流れやすくなる。このため、不純物濃度が高い表層部分のキャリアの移動度が低くなり、検出感度が低下してしまう問題があった。
【0009】
上記した問題については、検出感度は高く取れないが、検出回路部などを一体に形成し易いシリコン基板を用いた構成では、解決すべき技術的課題として残されていた。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、拡散により不純物を導入する半導体層を用いた構成を採用する場合でも、表層近傍で高濃度となることに起因した不具合を回避することができるようにした構造のホール素子を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば、支持基板に対して絶縁された状態で形成された半導体層に電流経路を形成し、半導体層の面に直交する方向に磁界が作用すると、これにより電流経路を流れる電流担体としてのキャリアがローレンツ力を受けて曲げられるため、電流経路の両側に磁界の強さに応じたホール電圧が発生するようになる。このとき、電流経路においては、電極に電圧を印加して空乏層を形成することで、半導体層の表層部および底面部の少なくとも一方側の界面で発生する再結合電流を抑制することができるようになる。この結果、再結合電流の成分を低減した分だけ検出感度の向上を図ることができるようになる。
【0012】
請求項2の発明によれば、上記請求項1の発明において、半導体基板としてSOI基板を用いているので、シリコンを半導体層とすることで、シリコン系の製造プロセスを用いることにより製作することができると共に、他の回路要素を一体に形成した集積回路を容易に形成することができるようになる。
【0013】
請求項3の発明によれば、上記各発明において、電流経路を、半導体層中に不純物を拡散することにより形成した構成としているので、他の回路構成素子に適した半導体層を形成した半導体基板を採用して形成することができる。また、このような拡散による電流経路の形成をする関係から、半導体層中に深さ方向に濃度分布ができる電流経路を採用する構成となる場合でも、電極に電圧を印加して空乏層を形成した状態で測定することができるので、高濃度の領域を空乏層化することで、検出精度の向上も図ることができるようになる。
【0014】
請求項4の発明によれば、上記請求項2または3の発明において、電極を、電流経路を形成している半導体層の上部に絶縁膜を介して形成した電極膜として設けるので、電流経路の不純物が高濃度の領域を空乏層化することができ、しかも、その空乏層を形成するための電極の構成を簡単なプロセス追加で行えると共に、通常のシリコンのウエハ製造プロセスを採用することができるので、安価に成し得るものである。
【0015】
請求項5の発明によれば、上記した請求項2ないし4の発明において、電極として、半導体基板を構成している支持基板に電圧を印加することで絶縁膜を介して位置している前記半導体層の電流経路に空乏層を形成するので、電流経路を構成する半導体層の表層側および底面側の両方の界面において発生する再結合電流を低減することができ、検出精度の向上を図ることができると共に、電極を簡単且つ安価に形成することができるようになる。
【0016】
請求項6の発明によれば、上記各発明において、電流経路を形成している半導体層にこれを取り囲むようにして絶縁膜まで達するようにトレンチを形成したので、半導体層が他の膜との応力の変動による圧縮あるいは引っ張りの応力を受ける場合でも、トレンチ部分でその応力を開放させることができるようになり、これによって、応力で抵抗値が変動するなどのピエゾ抵抗効果による悪影響を抑制して検出精度の低下を防止することができるようになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1を参照して説明する。
図1(a)は、本発明にかかるホール素子11の縦断側面を模式的に示すもので、同図(b)は上面から見た図である。
【0018】
半導体基板としてのSOI基板12は、支持基板となるシリコン基板13上に絶縁膜としての酸化シリコン膜(SiO2)膜14が形成され、その上に単結晶シリコンからなる半導体層15が積層形成されたものである。例えば、張り合わせ法などにより形成されたものである。
【0019】
このSOI基板12の半導体層15に、ホール素子形成用の所定のパターン例えば同図(b)に破線領域で示すような対角線方向にクロスする形状にn型の不純物を導入して電流経路16が形成されている。電流経路16の四方の端部にはオーミックコンタクト用に高濃度で不純物を導入した高濃度n型領域17が形成されている。
【0020】
半導体層15の全体の上面に熱酸化膜などの絶縁膜18が形成されており、その上に、多結晶シリコン膜などを用いて空乏層形成用の電極膜19が形成されている。電極膜19は、図示のように電流経路16の上部を覆うようにパターニングされている。また、電極膜19の一部はボンディング用のパッド19aが形成され、端子G1として形成されている。支持基板13は電極として機能するもので、端子G2とされている。
【0021】
電流経路16の四方に配置された高濃度n型領域17には、アルミニウム膜などにより形成された電極端子A,B,C、Dがそれぞれ設けられている。電極端子A〜Dのうちで、一方の対向する電極A,Bは、この電流経路16の一方の対角線方向に電流を流すための端子であり、他方の対向する電極C,Dは、ホール電圧を検出するための端子である。
【0022】
上記構成によれば、端子A,B間に所定電流を流した状態で、端子C,D間に発生するホール電圧を検出することでホール素子11の面に垂直方向に作用する磁界の大きさと方向を測定することができる。このとき、電極G1,G2に他の端子A〜Dの電位よりも低い電圧を印加することで、電流経路16を構成している半導体層15内に空乏層20a,20bを形成することができる。
【0023】
このように空乏層20a,20bを形成することにより、電流経路16の中で電流が流れる領域が狭められるが、絶縁膜18の界面部分と絶縁膜14の界面部分とのいずれにおいても電流が流れないので、再結合電流を低減することができ、これによって検出感度の向上を図ることができるようになっている。
【0024】
また、電極膜19により空乏層20aを形成することで、電流経路16の表層部の不純物濃度の高い領域を空乏層化して電流を流さないようにして測定することができるので、表面高濃度層の影響による移動度低下、ホール感度低下を抑制することができる。
【0025】
次に、上述したホール素子11の製造工程について簡単に説明する。
張り合わせ法で形成した半導体基板12上の半導体層15にホール素子として機能する電流経路16のn型領域を形成する。ここでは、例えば半導体層15は不純物が導入されていない低不純物で高抵抗の層として設けられている場合を想定しており、n型の不純物として例えばリン(P)や砒素(As)を導入する。イオン注入法あるいは燐ガラスからの拡散法などによる。
【0026】
この後、電流経路16の端部に、金属配線である端子A〜Dを形成する際にオーミックコンタクトをとるための高濃度n型領域17を形成するために、同様にしてイオン注入法もしくは、燐ガラスからの拡散によって行う。これにより、端子A〜Dに対応した位置に高濃度n型領域17が形成される。
【0027】
次に、半導体基板12の表面つまり半導体層15の上面をわずかに酸化して薄い酸化膜18を形成する。続いて、半導体層15の表層部の空乏層形成をコントロールするための電極膜19を形成する。さらに、絶縁膜を全体に堆積し、コンタクト部分を開口し、アルミニウム膜を蒸着などの方法により全面に成膜すると共に、フォトリソグラフィ処理によってパターニングすることにより所定形状の端子電極を形成する。
【0028】
なお、裏面側の支持基板13に端子G2をとるために、必要に応じて裏面側にも高濃度p型領域を形成する。実際の端子は、チップをダイボンディングしたリードフレーム側から端子G2をとることができる。そして、以上の製造工程を経ることによりホール素子11のチップを得ることができる。
【0029】
このような第1の実施形態によれば、ホール電圧の測定時に、端子G1,G2に電圧を印加して電流経路16の表層部および底面部に空乏層20a,20bを形成することができるので、電流経路16の上下の絶縁膜14、18との界面部分を電流を流さないで測定することができ、これによって界面部分での再結合電流を低減することができ、検出感度の向上を図ることができるようになる。
【0030】
また、空乏層20aを形成することで、電流経路16の表層部の不純物濃度の高い領域に電流を流さないようでき、これによって表面高濃度層の影響による移動度低下、ホール感度低下を抑制することができる。
【0031】
(第2の実施形態)
図2は本発明の第2の実施形態を示すもので、以下第1の実施形態と異なる部分について説明する。
この構成においては、ホール素子21は、ホール効果を測定する基本構成については第1の実施形態と略同じであるが、それらの構成を形成している半導体層15において、トレンチ22を形成したところが異なる。
【0032】
これは、半導体基板としてのSOI基板12は、支持基板13と半導体層15との間に絶縁膜14を介在させた構成としているが、半導体層15は支持基板側から応力を受けると、引っ張りあるいは圧縮応力を受けて歪みやすい構造となっている。これにより、例えば、電流経路16部分が応力で歪むとピエゾ抵抗効果で抵抗値が変動することになり、検出精度が変動することになる。第2の実施形態では、この点を解決するためにトレンチ22を設ける構成としたものである。
【0033】
すなわち、図2に示すように、ホール素子21を形成した領域の周囲に、絶縁膜14まで達するようにトレンチ22を形成し、このトレンチ22の内部に絶縁膜18を埋め込むように構成した。これにより、半導体層15がトレンチ22部分で不連続となり、応力をトレンチ22部分で開放させることができるようになる。
【0034】
これにより、半導体基板12からの応力の影響によりオフセット電圧が変動する問題については、上記構造にて応力緩和を行うことで変動を抑制する構造とすることができ、測定精度の向上を図ることができるようになる。
【0035】
本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態に限定されず、次のような変形が可能である。
上記各実施形態では、空乏層20a,20bを共に形成する構造としているが、いずれか一方のみを形成するように電極19や支持基板13側からの端子を必要に応じて設ける構成とすることができる。なお、好ましくは、一方のみを設ける場合には、電極19を設けることで高濃度な領域を使用しないで測定を行える点で、優れた特性を得ることができる。
【0036】
半導体基板12としてp型の支持基板13を用いた場合の例を示したが、n型の支持基板でも良い。また、半導体層15についてもn型に限らずp型とすることもできる。
電流経路16の平面形状は、上記したパターンに限らず、矩形状の物としても良いし、必要に応じて適宜の形状に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す模式的な縦断側面図および平面図
【図2】本発明の第2の実施形態を示す図1相当図
【図3】従来技術を示す図1相当図
【符号の説明】
11,21はホール素子、12はSOI基板(半導体基板)、13は支持基板、14は絶縁膜、15は半導体層、16は電流経路、17は高濃度n型領域、18は絶縁膜、19は電極膜(電極)、20a,20bは空乏層、22はトレンチである。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a Hall element that detects a Hall voltage generated when a magnetic field acts on a current path formed on a semiconductor substrate.
[0002]
[Prior art]
For example, as shown in FIG. 3, the Hall element forms an n-type diffusion layer 2 on a p-type semiconductor substrate 1, and forms a high-concentration impurity region 3 at both ends of the diffusion layer 2. Is configured to detect a magnetic field acting in the vertical direction of the semiconductor substrate 1 by detecting a voltage generated in a diagonal direction while a current is flowing linearly.
[0003]
In such a detection structure, a current flows in the n-type diffusion layer 2 in the lateral direction by applying a reverse bias to the p-type semiconductor substrate 1 side. In this configuration, a pn junction is used. However, there is a problem that the leak current at a high temperature increases and the measurement under a high temperature environment is difficult.
[0004]
In order to avoid such a problem, for example, an oxide film is formed on a silicon substrate, and an n-type or p-type semiconductor layer for forming a Hall element is formed thereon by a method such as CVD or thermal diffusion. And a high-concentration layer for forming an ohmic contact is formed in the metal contact portion (for example, see Patent Document 1).
[0005]
This is a so-called SOI (Silicon On Insulator) substrate, which has a structure in which a semiconductor layer is formed on an insulating substrate and impurities are introduced into the semiconductor layer, so that a pn junction for element isolation is not used. Therefore, the measurement can be performed even in a high-temperature environment without the leakage current caused by the pn junction.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-335649
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional technology, although the leakage current due to the pn junction can be reduced, the leakage current due to the interface state at the interface between the semiconductor layer and the insulating layer, that is, the re-current at the interface, can be reduced. The coupling current could not be excluded.
[0008]
In addition, since the process of forming a conductive layer by diffusing impurities into the semiconductor layer is employed, the distribution of the impurity concentration in the diffusion depth direction cannot be made uniform, and the side closer to the diffusion source has a high concentration. As a result, the sheet resistance becomes lower, so that the current easily flows near the surface layer. For this reason, there is a problem that the mobility of carriers in the surface layer portion having a high impurity concentration becomes low, and the detection sensitivity is lowered.
[0009]
Although the above-described problem cannot be achieved with high detection sensitivity, a configuration using a silicon substrate on which a detection circuit portion and the like can be easily integrally formed remains as a technical problem to be solved.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to avoid a problem caused by a high concentration in the vicinity of a surface layer even when employing a configuration using a semiconductor layer for introducing impurities by diffusion. It is an object of the present invention to provide a Hall element having a structure capable of performing the above operation.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a current path is formed in the semiconductor layer formed in a state insulated from the supporting substrate, and when a magnetic field acts in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor layer, the current path is thereby formed. Since the flowing current carrier is bent by receiving Lorentz force, a Hall voltage corresponding to the strength of the magnetic field is generated on both sides of the current path. At this time, in the current path, by applying a voltage to the electrode to form a depletion layer, a recombination current generated at at least one interface between the surface portion and the bottom portion of the semiconductor layer can be suppressed. become. As a result, the detection sensitivity can be improved by an amount corresponding to the reduction in the component of the recombination current.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the SOI substrate is used as the semiconductor substrate, it can be manufactured by using a silicon-based manufacturing process by using silicon as a semiconductor layer. In addition to this, an integrated circuit in which other circuit elements are integrally formed can be easily formed.
[0013]
According to the third aspect of the present invention, in each of the above aspects, the current path is formed by diffusing an impurity into the semiconductor layer, so that the semiconductor substrate on which the semiconductor layer suitable for another circuit component is formed. Can be formed. Also, due to the formation of a current path by such diffusion, even when a current path that allows concentration distribution in the depth direction is adopted in the semiconductor layer, a voltage is applied to the electrode to form a depletion layer. Since the measurement can be performed in a state of being depleted, the detection accuracy can be improved by forming a high-concentration region into a depletion layer.
[0014]
According to the invention of claim 4, in the invention of claim 2 or 3, the electrode is provided as an electrode film formed via an insulating film on the semiconductor layer forming the current path. It is possible to form a depletion layer in a region where impurities are highly concentrated, and it is possible to use a simple silicon wafer manufacturing process while making it possible to configure an electrode for forming the depletion layer by adding a simple process. Therefore, it can be achieved at low cost.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the above-mentioned second to fourth aspects, the semiconductor is positioned via the insulating film by applying a voltage to the support substrate constituting the semiconductor substrate. Since a depletion layer is formed in the current path of the layer, recombination current generated at both the interface on the surface side and the bottom side of the semiconductor layer forming the current path can be reduced, and the detection accuracy can be improved. In addition, the electrodes can be formed easily and inexpensively.
[0016]
According to the invention of claim 6, in each of the above inventions, the trench is formed in the semiconductor layer forming the current path so as to surround the current path and reach the insulating film. Even in the case of receiving compressive or tensile stress due to fluctuation of stress, it becomes possible to release the stress in the trench portion, thereby suppressing adverse effects due to piezoresistance effect such as fluctuation of resistance value due to stress. It is possible to prevent the detection accuracy from being lowered.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1A schematically shows a longitudinal side surface of a Hall element 11 according to the present invention, and FIG. 1B is a diagram viewed from above.
[0018]
The SOI substrate 12 as a semiconductor substrate has a silicon oxide film (SiO 2) film 14 as an insulating film formed on a silicon substrate 13 as a supporting substrate, and a semiconductor layer 15 made of single-crystal silicon is formed thereon. Things. For example, it is formed by a bonding method or the like.
[0019]
A current path 16 is formed by introducing an n-type impurity into the semiconductor layer 15 of the SOI substrate 12 into a predetermined pattern for forming a Hall element, for example, a shape crossing diagonally as indicated by a broken line region in FIG. Is formed. High-concentration n-type regions 17 into which impurities are introduced at a high concentration for ohmic contact are formed at four ends of the current path 16.
[0020]
An insulating film 18 such as a thermal oxide film is formed on the entire upper surface of the semiconductor layer 15, and an electrode film 19 for forming a depletion layer is formed thereon using a polycrystalline silicon film or the like. The electrode film 19 is patterned so as to cover the upper part of the current path 16 as shown. A part of the electrode film 19 is provided with a bonding pad 19a and is formed as a terminal G1. The support substrate 13 functions as an electrode and serves as a terminal G2.
[0021]
The high-concentration n-type regions 17 arranged on all sides of the current path 16 are provided with electrode terminals A, B, C, and D formed of an aluminum film or the like. Among the electrode terminals A to D, one of the opposed electrodes A and B is a terminal for flowing a current in one diagonal direction of the current path 16, and the other opposed electrodes C and D are provided with a Hall voltage. Is a terminal for detecting.
[0022]
According to the above configuration, when a predetermined current is applied between the terminals A and B, a Hall voltage generated between the terminals C and D is detected to detect the magnitude of the magnetic field acting on the surface of the Hall element 11 in the vertical direction. The direction can be measured. At this time, by applying a voltage lower than the potentials of the other terminals A to D to the electrodes G1 and G2, the depletion layers 20a and 20b can be formed in the semiconductor layer 15 forming the current path 16. .
[0023]
By forming the depletion layers 20a and 20b in this way, the region where the current flows in the current path 16 is narrowed, but the current flows at both the interface portion of the insulating film 18 and the interface portion of the insulating film 14. Therefore, the recombination current can be reduced, and thereby the detection sensitivity can be improved.
[0024]
Further, by forming the depletion layer 20a by the electrode film 19, the region with a high impurity concentration in the surface layer portion of the current path 16 can be depleted and measurement can be performed so that current does not flow. , The decrease in mobility and the decrease in Hall sensitivity due to the influence of the above can be suppressed.
[0025]
Next, the manufacturing process of the above-described Hall element 11 will be briefly described.
An n-type region of a current path 16 functioning as a Hall element is formed in the semiconductor layer 15 on the semiconductor substrate 12 formed by the bonding method. Here, for example, it is assumed that the semiconductor layer 15 is provided as a low-impurity, high-resistance layer in which no impurity is introduced. For example, phosphorus (P) or arsenic (As) is introduced as an n-type impurity. I do. The ion implantation method or the diffusion method from phosphorus glass is used.
[0026]
Thereafter, in order to form a high-concentration n-type region 17 for forming an ohmic contact when forming terminals A to D as metal wirings, an ion implantation method or This is performed by diffusion from phosphor glass. As a result, a high-concentration n-type region 17 is formed at a position corresponding to the terminals A to D.
[0027]
Next, a thin oxide film 18 is formed by slightly oxidizing the surface of the semiconductor substrate 12, that is, the upper surface of the semiconductor layer 15. Subsequently, an electrode film 19 for controlling the formation of a depletion layer in the surface portion of the semiconductor layer 15 is formed. Further, an insulating film is deposited on the whole, contact portions are opened, an aluminum film is formed on the entire surface by a method such as vapor deposition, and a terminal electrode having a predetermined shape is formed by patterning by photolithography.
[0028]
Note that a high-concentration p-type region is also formed on the rear surface side as necessary to obtain the terminal G2 on the support substrate 13 on the rear surface side. The actual terminal can be the terminal G2 from the lead frame side where the chip is die-bonded. Then, a chip of the Hall element 11 can be obtained through the above manufacturing steps.
[0029]
According to the first embodiment, the depletion layers 20a and 20b can be formed on the surface layer and the bottom of the current path 16 by applying a voltage to the terminals G1 and G2 when measuring the Hall voltage. In addition, it is possible to measure the interface portion between the upper and lower insulating films 14 and 18 of the current path 16 without passing a current, thereby reducing the recombination current at the interface portion and improving the detection sensitivity. Will be able to do it.
[0030]
Further, by forming the depletion layer 20a, it is possible to prevent a current from flowing in a region having a high impurity concentration in the surface layer portion of the current path 16, thereby suppressing a decrease in mobility and a decrease in hole sensitivity due to the influence of the surface high concentration layer. be able to.
[0031]
(Second embodiment)
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. Hereinafter, portions different from the first embodiment will be described.
In this configuration, the basic configuration of the Hall element 21 for measuring the Hall effect is substantially the same as that of the first embodiment, except that the trench 22 is formed in the semiconductor layer 15 forming the configuration. different.
[0032]
The SOI substrate 12 as a semiconductor substrate has a configuration in which an insulating film 14 is interposed between a support substrate 13 and a semiconductor layer 15. It has a structure that is easily deformed by receiving compressive stress. Thus, for example, if the current path 16 is distorted by stress, the resistance value will change due to the piezoresistance effect, and the detection accuracy will change. In the second embodiment, a configuration in which the trench 22 is provided to solve this point is adopted.
[0033]
That is, as shown in FIG. 2, a trench 22 is formed around the region where the Hall element 21 is formed so as to reach the insulating film 14, and the insulating film 18 is embedded in the trench 22. As a result, the semiconductor layer 15 becomes discontinuous at the trench 22 and the stress can be released at the trench 22.
[0034]
As a result, with respect to the problem that the offset voltage fluctuates due to the influence of the stress from the semiconductor substrate 12, it is possible to adopt a structure in which the fluctuation is suppressed by performing the stress relaxation in the above structure, and to improve the measurement accuracy. become able to.
[0035]
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and the following modifications are possible.
In the above embodiments, the depletion layers 20a and 20b are formed together. However, the electrode 19 and the terminal from the support substrate 13 may be provided as necessary so that only one of them is formed. it can. Preferably, when only one of them is provided, the provision of the electrode 19 provides excellent characteristics in that measurement can be performed without using a high-concentration region.
[0036]
Although an example in which a p-type support substrate 13 is used as the semiconductor substrate 12 has been described, an n-type support substrate may be used. Further, the semiconductor layer 15 is not limited to the n-type, but may be a p-type.
The planar shape of the current path 16 is not limited to the above-described pattern, and may be a rectangular shape, or may be formed in an appropriate shape as needed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional side view and a plan view showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention. FIG. 1 equivalent diagram [Explanation of reference numerals]
Reference numerals 11 and 21 denote Hall elements, 12 an SOI substrate (semiconductor substrate), 13 a support substrate, 14 an insulating film, 15 a semiconductor layer, 16 a current path, 17 a high-concentration n-type region, 18 an insulating film, 19 Is an electrode film (electrode), 20a and 20b are depletion layers, and 22 is a trench.

Claims (6)

支持基板に対して絶縁された状態で半導体層が形成された半導体基板と、
この半導体基板の半導体層に形成され、層の面内で平行な方向へ通電する電流経路と、
前記半導体基板の半導体層の面と直交する方向に作用する磁界により前記電流経路を流れる電流に生じるホール電圧を検出する端子と、
前記電流経路を形成する前記半導体層の表層部および底面部の少なくとも一方側に空乏層を形成するための電極とを備えたことを特徴とするホール素子。
A semiconductor substrate on which a semiconductor layer is formed in a state insulated from the supporting substrate;
A current path formed in a semiconductor layer of the semiconductor substrate and energized in a direction parallel to a plane of the layer;
A terminal for detecting a Hall voltage generated in a current flowing through the current path by a magnetic field acting in a direction orthogonal to a surface of the semiconductor layer of the semiconductor substrate;
An electrode for forming a depletion layer on at least one of a surface layer portion and a bottom surface portion of the semiconductor layer forming the current path.
請求項1に記載のホール素子において、
前記半導体基板として張り合わせ法により形成したSOI(Silicon On Insulator)基板を用いたことを特徴とするホール素子。
The Hall element according to claim 1,
A Hall element using an SOI (Silicon On Insulator) substrate formed by a bonding method as the semiconductor substrate.
請求項1または2に記載のホール素子において、
前記電流経路は、前記半導体層中に不純物を拡散することにより形成した構成とされていることを特徴とするホール素子。
The Hall element according to claim 1 or 2,
The Hall element according to claim 1, wherein the current path is formed by diffusing an impurity into the semiconductor layer.
請求項2または3に記載のホール素子において、
前記電極は、前記電流経路を形成している半導体層の上部に絶縁膜を介して形成した電極膜であることを特徴とするホール素子。
The Hall element according to claim 2 or 3,
The Hall element, wherein the electrode is an electrode film formed above a semiconductor layer forming the current path via an insulating film.
請求項2ないし4のいずれかに記載のホール素子において、
前記電極は、前記半導体基板を構成している支持基板に電圧を印加することで前記絶縁膜を介して位置している前記半導体層の電流経路に空乏層を形成するように構成されていることを特徴とするホール素子。
The Hall element according to any one of claims 2 to 4,
The electrode is configured to form a depletion layer in a current path of the semiconductor layer located via the insulating film by applying a voltage to a support substrate forming the semiconductor substrate. A Hall element characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし5のいずれかに記載のホール素子において、
前記電流経路を形成している前記半導体層にこれを取り囲むようにして絶縁膜まで達するようにトレンチを形成したことを特徴とするホール素子。
The Hall element according to any one of claims 1 to 5,
A hall element, wherein a trench is formed in the semiconductor layer forming the current path so as to surround the semiconductor layer and reach an insulating film.
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