JP2007212435A - 磁気センサ及び磁気検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】縦型のホール素子10を用いた磁気センサ100であって、半導体領域12の表面には、2つの電極15a,15cからなる第1の電極群と、電極15aを間に挟む電極15e,15fの対、電極15cを間に挟む電極15b,15dの対からなる第2の電極群が形成され、第2の電極群は、異なる電極対において、第1の電極15a,15cがなす直線を挟む関係にある電極15fと電極15b、電極15eと電極15bが、基板上に設けられた配線16a,16bによってそれぞれ電気的に接続されている。そして、第1の電極群を構成する電極対と第2の電極群を構成する一方の電極対のうち、一方が駆動電流を供給するための駆動電流用電極対とされ、他方がホール電圧を検出するためのホール電圧用電極対とされる。
【選択図】図1
Description
前中一介、他3名、「集積化三次元磁気センサ」、電気学会論文 C、平成元年、第109巻、第7号、p483−490
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL1−L1線に沿う断面図である。
次に、本発明の第2実施形態を、図5に基づいて説明する。図5は、本発明の第2実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL3−L3線に沿う断面図である。
次に、本発明の第3実施形態を、図7に基づいて説明する。図7は、本発明の第3実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL5−L5線に沿う断面図である。
次に、本発明の第4実施形態を、図8に基づいて説明する。図8は、本発明の第4実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL6−L6線に沿う断面図である。
次に、本発明の第5実施形態を、図9に基づいて説明する。図9は、本発明の第5実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL7−L7線に沿う断面図である。
次に、本発明の第6実施形態を、図10に基づいて説明する。図10は、本発明の第6実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は各素子間の接続を示す模式図である。なお、図10(b)においては、各ホール素子10を簡略化して、端子V1〜V4のみを図示している。
次に、本発明の第7実施形態を、図12に基づいて説明する。図12は、本発明の第7実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す平面図である。
次に、本発明の第8実施形態を、図13に基づいて説明する。図13は、本発明の第8実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す平面図である。
次に、本発明の第9実施形態を、図14に基づいて説明する。図14は、本発明の第9実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す平面図である。
次に、本発明の第10実施形態を、図16に基づいて説明する。図16は、本発明の第10実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL8−L8線に沿う断面図である。
このように、本実施形態に係る磁気センサ200によっても、第1実施形態と同様の効果を期待することができる。また、第1実施形態に示した構成に比べて、電極数を増やしているので、オフセット電圧(不平衡電圧)が平均化され、磁気センサ100としての磁気検出精度を向上することができる。
次に、本発明の第11実施形態を、図17に基づいて説明する。図17は、本発明の第11実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL9−L9線に沿う断面図である。
次に、本発明の第12実施形態を、図18に基づいて説明する。図18は、本発明の第12実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のL10−L10線に沿う断面図である。
次に、本発明の第12実施形態を、図21に基づいて説明する。図21は、本発明の第13実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す平面図である。
次に、本発明の第14実施形態を、図22に基づいて説明する。図22は、本発明の第14実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す平面図である。なお、図22においては、便宜上、コンタクト領域14を省略して図示している。
次に、本発明の第15実施形態を、図24に基づいて説明する。図24は、本発明の第15実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す平面図である。なお、図24においては、便宜上、コンタクト領域14を省略して図示している。
11・・・基板
11b・・・半導体層
12・・・半導体領域
13・・・拡散層
13a・・・拡散層(電位障壁)
15a〜15f・・・電極
16a,16b・・・配線
17・・・拡散領域(第1の電位障壁)
17a・・・拡散領域(第2の電位障壁)
18・・・埋込層
19・・・トレンチ(第1の電位障壁)
19a・・・トレンチ(電位障壁、第1の電位障壁)
100・・・磁気センサ
Claims (34)
- 基板に所定導電型の半導体領域が形成されてなり、前記半導体領域内の磁気検出部に駆動電流が供給された状態で、前記基板の表面に水平な磁界成分が前記磁気検出部に作用すると、前記磁界成分に応じたホール電圧を生じる縦型のホール素子を用いた磁気センサであって、
前記半導体領域の表面には、2つの電極からなる第1の電極群と、前記電極をそれぞれ間に挟む2つの電極対からなる第2の電極群が形成され、
前記第2の電極群は、異なる前記電極対において、前記第1の電極群を構成する電極がなす直線を挟む関係にある電極同士が、前記基板上に設けられた配線によってそれぞれ電気的に接続され、
前記第1の電極群を構成する電極対と前記第2の電極群を構成する一方の電極対のうち、一方が前記駆動電流を供給するための駆動電流用電極対とされ、他方が前記ホール電圧を検出するためのホール電圧用電極対とされることを特徴とする磁気センサ。 - 前記基板の平面方向において、前記第2の電極群を構成する電極のうち、前記第1の電極群を構成する電極がなす直線に対して同一側に位置する電極間の距離が、前記第1の電極群を構成する電極間の距離よりも短く設定されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ。
- 前記半導体領域の表面には、前記第1の電極群を構成する1つの電極と当該電極を間に挟む前記電極対とを間に挟む補助電極対が、前記第1の電極群を構成する各電極に対して少なくとも1つ形成され、
対応する前記第1の電極群の電極が異なり、その間に挟む電極の数が等しい前記補助電極対において、前記第1の電極群を構成する電極がなす直線を挟む関係にある電極同士が、前記基板上に設けられた配線によってそれぞれ電気的に接続され、
前記第1の電極群を構成する電極対と、前記第2の電極群を構成する一方の電極対及び電極の数が等しい前記補助電極対の一方とのうち、一方が前記駆動電流を供給するための駆動電流用電極対とされ、他方が前記ホール電圧を検出するためのホール電圧用電極対とされることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁気センサ。 - 前記半導体領域の表面には、前記第1の電極群を構成する1つの電極と当該電極を間に挟む前記電極対とを間に挟む補助電極対が、前記第1の電極群を構成する各電極に対して少なくとも1つ形成され、
前記第1の電極群を構成する電極は、当該電極とは別の前記第1の電極群を構成する電極を間に挟む前記補助電極対とそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁気センサ。 - 基板に所定導電型の半導体領域が形成されてなり、前記半導体領域内の磁気検出部に駆動電流が供給された状態で、前記基板の表面に水平な磁界成分が前記磁気検出部に作用すると、前記磁界成分に応じたホール電圧を生じる縦型のホール素子を用いた磁気センサであって、
前記半導体領域の表面には、3つの電極を一直線状に配置してなる第1の電極群と、前記電極をそれぞれ間に挟む3つの電極対からなる第2の電極群が形成され、
前記第1の電極群は、両端の電極が前記基板上に形成された配線によって電気的に接続され、
前記第2の電極群は、両端の電極対における前記第1の電極群を構成する電極がなす直線に対して同一側の電極が、前記両端の電極対に挟まれた中央の電極対における前記直線に対して前記同一側の電極とは逆側の電極を介して、前記基板上に形成された配線により電気的に接続され、
前記第1の電極群のうち、前記両端の電極の一方と前記両端の電極に挟まれる中央の電極からなる電極対と、前記第2の電極群のうち、前記両端の電極対の一方との、いずれか一方の電極対が前記駆動電流を供給するための駆動電流用電極対とされ、他方が前記ホール電圧を検出するホール電圧用電極対とされることを特徴とする磁気センサ。 - 前記第2の電極群において、前記電極対をなす電極は、前記第1の電極群を構成する電極がなす直線に対して線対称の関係にあることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記基板は、第1の導電型からなる半導体基板を含み、
前記半導体領域は、前記半導体基板に前記第1の導電型とは別の第2の導電型不純物を添加、拡散してなる拡散層として構成されており、
前記半導体領域内には、前記第2の電極群を構成する1つの電極対と当該電極対の間に配置された前記第1の電極群を構成する1つの電極を含む領域をそれぞれ電気的に区画するように、前記半導体領域よりも浅い深さをもつ電位障壁が形成されていることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の磁気センサ。 - 前記電位障壁は、第1の導電型からなる拡散分離壁であることを特徴とする請求項7に記載の磁気センサ。
- 前記電位障壁は、トレンチ内に絶縁膜が埋設されてなるトレンチ分離領域であることを特徴とする請求項7に記載の磁気センサ。
- 前記トレンチ分離領域の表面が、第1の導電型からなる拡散層によって被覆されていることを特徴とする請求項9に記載の磁気センサ。
- 前記基板は、支持基板上に絶縁層を介して前記半導体基板が配置されたものであり、
前記半導体基板における前記絶縁層との接続面の裏面に、前記半導体領域が構成されていることを特徴とする請求項7〜10いずれか1項に記載の磁気センサ。 - 前記支持基板が所定電位に固定されていることを特徴とする請求項11に記載の磁気センサ。
- 前記基板は、半導体基板上に、前記半導体基板とは別の導電型である前記所定導電型の半導体層が配置されたものであり、
前記半導体層内には、前記第1の電極群及び前記第2の電極群の周囲を囲繞して前記半導体領域を区画する第1の電位障壁が形成され、
前記半導体領域内には、前記第2の電極群を構成する1つの電極対と当該電極対の間に配置された前記第1の電極群を構成する1つの電極を含む領域をそれぞれ電気的に区画するように、前記第1の電位障壁と連結し、前記半導体層の底面近傍に選択的に電流通路を構成する第2の電位障壁が形成されていることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の磁気センサ。 - 前記半導体層の底面には、前記選択的に形成される電流通路として、前記半導体層よりも濃度の高い前記所定導電型の埋込層が形成され、
前記第2の電位障壁は、前記埋込層に接続される態様で延設されていることを特徴とする請求項13に記載の磁気センサ。 - 前記基板は、支持基板上に、絶縁層を介して前記所定導電型からなる半導層が配置されたものであり、
前記半導体層内には、前記第1の電極群及び前記第2の電極群の周囲を囲繞して前記半導体領域を区画する第1の電位障壁が形成され、
前記半導体領域内には、前記第2の電極群を構成する1つの電極対と当該電極対の間に配置された前記第1の電極群を構成する1つの電極を含む領域をそれぞれ電気的に区画するように、前記第1の電位障壁と連結し、前記半導体層の底面近傍に選択的に電流通路を構成する第2の電位障壁が形成されていることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の磁気センサ。 - 前記支持基板が所定電位に固定されていることを特徴とする請求項15に記載の磁気センサ。
- 前記第2の電位障壁は、前記所定導電型とは別の導電型からなる拡散領域であることを特徴とする請求項13〜16いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記第2の電位障壁は、トレンチ内に絶縁膜が埋設されてなるトレンチ分離領域であることを特徴とする請求項13〜16いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記トレンチ分離領域の表面が、前記所定導電型とは別の導電型からなる拡散層によって被覆されていることを特徴とする請求項18に記載の磁気センサ。
- 前記第1の電位障壁の深さが、前記第2の電位障壁の深さよりも深いことを特徴とする請求項13〜18いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記基板の表面上に、絶縁膜を介して平板状の電極材が配置されていることを特徴とする請求項1〜20いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記電極材は、少なくとも前記半導体領域を被覆しており、配線を介して所定電位に固定されていることを特徴とする請求項21に記載の磁気センサ。
- 前記基板の表面上に、LOCOS構造をとるフィールド酸化膜が少なくとも前記半導体領域を覆うように配置されていることを特徴とする請求項1〜22いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記基板の表面上に、前記所定導電型とは別の導電型からなる不純物層が、少なくとも前記半導体領域を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1〜22いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 同一の前記基板上に複数の前記ホール素子が設けられ、各素子がオフセット電圧を低減すべく電気的に並列接続されていることを特徴とする請求項1〜24いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 同一の前記基板上に複数の前記ホール素子が設けられ、複数の前記ホール素子の少なくとも一部が、互いに対向配置されていることを特徴とする請求項1〜25いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 対向配置される前記ホール素子は、チップとして切り出された前記基板の側面に対して略45度傾けて配置されることを特徴とする請求項26に記載の磁気センサ。
- 同一の前記基板上に複数の前記ホール素子が設けられ、複数の前記ホール素子の少なくとも一部が、互いに直交配置されていることを特徴とする請求項1〜27いずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記基板上には、直交配置された2つの前記ホール素子とともに、前記基板に垂直な磁界成分を検出する横型のホール素子が集積化され、各素子が互いに直交する3軸方向の磁界成分を検出することを特徴とする請求項28に記載の磁気センサ。
- 直交配置された2つの前記ホール素子において、前記第1の電極群を構成する電極の1つが兼用されていることを特徴とする請求項28又は請求項29に記載の磁気センサ。
- 基板に所定導電型の半導体領域が形成されてなり、前記半導体領域内の磁気検出部に駆動電流が供給された状態で、前記基板の表面に水平な磁界成分が前記磁気検出部に作用すると、前記磁界成分に応じたホール電圧を生じる縦型のホール素子を用いた磁気検出方法であって、
前記半導体領域の表面には、2つの電極からなる第1の電極群と、前記電極をそれぞれ間に挟む2つの電極対からなる第2の電極群が形成され、
前記第2の電極群は、異なる前記電極対において、前記第1の電極群を構成する電極がなす直線を挟む関係にある電極同士が、前記基板上に設けられた配線によってそれぞれ電気的に接続され、
前記第1の電極群を構成する電極対と前記第2の電極群を構成する一方の電極対のうち、一方を前記駆動電流を供給するための駆動電流用電極対とし、他方を前記ホール電圧を検出するためのホール電圧用電極対とし、前記駆動電流用電極対と前記ホール電圧用電極対とを入れ替えつつ前記基板の表面に水平な磁界成分を検出することを特徴とする磁気検出方法。 - 基板に所定導電型の半導体領域が形成されてなり、前記半導体領域内の磁気検出部に駆動電流が供給された状態で、前記基板の表面に水平な磁界成分が前記磁気検出部に作用すると、前記磁界成分に応じたホール電圧を生じる縦型のホール素子を用いた磁気検出方法であって、
前記半導体領域の表面には、3つの電極を一直線状に配置してなる第1の電極群と、前記電極をそれぞれ間に挟む3つの電極対からなる第2の電極群が形成され、
前記第1の電極群は、両端の電極が前記基板上に形成された配線によって電気的に接続され、
前記第2の電極群は、両端の電極対における前記第1の電極群を構成する電極がなす直線に対して同一側の電極が、前記両端の電極対に挟まれた中央の電極対における前記同一側の電極とは逆側の電極を介して、前記基板上に形成された配線により電気的に接続され、
前記第1の電極群のうち、前記両端の電極の一方と前記両端の電極に挟まれる中央の電極からなる電極対と、前記第2の電極群のうち、前記両端の電極対の一方との、いずれか一方の電極対を前記駆動電流を供給するための駆動電流用電極対とし、他方を前記ホール電圧を検出するためのホール電圧用電極対とし、前記駆動電流用電極対と前記ホール電圧用電極対とを入れ替えつつ前記基板の表面に水平な磁界成分を検出することを特徴とする磁気検出方法。 - 前記駆動電流として、一定の電流を供給しつつ前記基板の表面に水平な磁界成分を検出することを特徴とする請求項31又は請求項32に記載の磁気検出方法。
- 前記第2の電極群において、前記電極対をなす電極は、前記第1の電極群を構成する電極がなす直線に対して線対称の関係にあることを特徴とする請求項31〜33いずれか1項に記載の磁気検出方法。
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