JP6695116B2 - 縦型ホール素子 - Google Patents
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Description
図4にあるような長さL、幅W、厚みdの直方体の半導体ホール素子(ホールプレート)に対し、電流をL方向に流し、この流れる電流に対して垂直な向き、つまりd方向に磁界を印加すると、電流として流れる電子あるいは正孔であるキャリアはローレンツ力により、印加磁界およびキャリアの進行方向の双方に垂直な向きに曲げられる。それによりW方向の一端においてはキャリアが蓄積・増加し、もう一端ではキャリアの減少が生じる。したがって上記電流と磁界の双方に対して垂直なW方向端に電荷が溜まり、同方向に電界が生じる。この電界により生じる電圧をホール電圧と呼ぶ。
VH=(RHIB/d)cosθ、RH=1/(qn)
または、
VH=μ(W/L)VinBcosθ
と表される。ここでRHはホール係数、qはキャリアの電荷、nはキャリア濃度、μはキャリアのドリフト移動度である。そして、印加される磁束密度に対するホール電圧の比は感度と呼ばれる。上式より、単位ホール電流あたりの感度(いわゆる積感度)を上げるためには、ホールプレートのdを小さくしたりキャリア濃度を小さくしたりすることが有効であることがわかる。また、単位Vin当たりの感度を上げたければ、W/Lを大きくしたり移動度を上げたりすることが有効である。
1つの態様においては、半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられたN型の半導体層と、
前記半導体層の底部に設けられたN型の埋め込み層と、
前記埋め込み層の上方に設けられた第1の電流供給端と、
前記第1の電流供給端を中心に、前記第1の電流供給端の両側に対称に配置され、前記半導体層の表面から内部に向けて設けられた一組の第2の電流供給端と、
前記一組の第2の電流供給端を結ぶ直線に垂直となるように、前記第1の電流供給端を中心に、前記第1の電流供給端の両側に対称に配置され、前記半導体層の表面から内部に向けて設けられた一組の電圧出力端と、
前記第1の電流供給端と前記一組の電圧出力端の一方との間であって、それぞれから離間した領域、および、前記第1の電流供給端と前記一組の電圧出力端の他方との間であって、それぞれから離間した領域の前記半導体層にそれぞれ設けられ、内部が絶縁膜で充填されたトレンチと、
を有することを特徴とする縦型ホール素子とした。
また、前記トレンチは、前記電圧出力端の周囲を全て取り囲んでいることを特徴とする縦型ホール素子とした。
また、前記トレンチの深さは、前記一組の電圧出力端の拡散深さと同等あるいは深いことを特徴とする縦型ホール素子とした。
また、前記一組の電圧出力端の深さは、前記第1の電流供給端の拡散深さと同等あるいは浅いことを特徴とする縦型ホール素子とした。
を有することを特徴とする縦型ホール素子とした。
また、前記フィールド絶縁膜は、前記電圧出力端の周囲を全て取り囲んでいることを特徴とする縦型ホール素子とした。
また、前記フィールド絶縁膜の深さは、前記一組の電圧出力端の拡散深さと同等あるいは深いことを特徴とする縦型ホール素子とした。
を有することを特徴とする縦型ホール素子とした。
前記P型の拡散層は、前記電圧出力端の周囲を全て取り囲んでいることを特徴とする縦型ホール素子とした。
前記P型の拡散層の深さは、前記一組の電圧出力端の拡散深さよりも深いことを特徴とする縦型ホール素子とした。
なお、図1では磁気感受部となるN型の半導体層としてエピタキシャル層を利用しているが、エピタキシャル層に代えてウェル層を形成して用いても構わない。
また、本実施例においても、実施例1同様に、エピタキシャル層に代えてウェル層を形成して用いても構わない。
さらに、トレンチの形状については、本実施例においても図2に示した実施例2と同様に電圧出力端を囲む形状のトレンチとすることが可能であり、有効でもある。
また、ここでも、実施例1同様に、エピタキシャル層に代えてウェル層を形成しても構わない。
12 第1の電流供給端
13 第2の電流供給端
14 電圧出力端
15 電圧出力端
100 ホール素子
101 電源
102 電圧計
103 基板
104 半導体層(エピタキシャル層)
106 高濃度不純物領域(埋め込み層)
107 高濃度不純物領域(拡散分離壁)
108 トレンチ
109 ロコス法によるフィールド絶縁膜
110 高濃度不純物領域
Claims (17)
- 半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられたN型の半導体層と、
前記半導体層の底部に設けられたN型の埋め込み層と、
前記埋め込み層の上方に設けられた第1の電流供給端と、
前記第1の電流供給端を中心に、前記第1の電流供給端の両側に対称に配置され、前記半導体層の表面から内部に向けて設けられた一組の第2の電流供給端と、
前記一組の第2の電流供給端を結ぶ直線に垂直となるように、前記第1の電流供給端を中心に、前記第1の電流供給端の両側に対称に配置され、前記半導体層の表面から内部に向けて設けられた一組の電圧出力端と、
前記第1の電流供給端と前記一組の電圧出力端の一方との間であって、それぞれから離間した領域、および、前記第1の電流供給端と前記一組の電圧出力端の他方との間であって、それぞれから離間した領域の前記半導体層にそれぞれ設けられ、内部が絶縁膜で充填されたトレンチと、
を有することを特徴とする縦型ホール素子。 - 前記トレンチは、前記一組の電圧出力端の各々の少なくとも一部を取り囲んでいることを特徴とする請求項1記載の縦型ホール素子。
- 前記トレンチは、前記一組の電圧出力端の各々の周囲を全て取り囲んでいることを特徴とする請求項1記載の縦型ホール素子。
- 前記トレンチの深さは、前記一組の電圧出力端の拡散深さと同等あるいは深いことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の縦型ホール素子。
- 前記一組の電圧出力端の深さは、前記第1の電流供給端の拡散深さよりも深いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の縦型ホール素子。
- 前記一組の電圧出力端の深さは、前記第1の電流供給端の拡散深さと同等あるいは浅いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の縦型ホール素子。
- 半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられたN型の半導体層と、
前記半導体層の底部に設けられたN型の埋め込み層と、
前記埋め込み層の上方に設けられた第1の電流供給端と、
前記第1の電流供給端を中心に、前記第1の電流供給端の両側に対称に配置され、前記半導体層の表面から内部に向けて設けられた一組の第2の電流供給端と、
前記一組の第2の電流供給端を結ぶ直線に垂直となるように、前記第1の電流供給端を中心に、前記第1の電流供給端の両側に対称に配置され、前記半導体層の表面から内部に向けて設けられた一組の電圧出力端と、
前記第1の電流供給端と前記一組の電圧出力端の一方との間、および、前記第1の電流供給端と前記一組の電圧出力端の他方との間の前記半導体層にそれぞれ設けられたフィールド絶縁膜と、
を有し、
前記半導体層の表面に対する前記フィールド絶縁膜の深さは、前記半導体層の表面に対する前記一組の電圧出力端の拡散深さと同等あるいは深いことを特徴とする縦型ホール素子。 - 前記フィールド絶縁膜は、前記一組の電圧出力端の各々の少なくとも一部を取り囲んでいることを特徴とする請求項7記載の縦型ホール素子。
- 前記フィールド絶縁膜は、前記一組の電圧出力端の各々の周囲を全て取り囲んでいることを特徴とする請求項7記載の縦型ホール素子。
- 前記一組の電圧出力端の深さは、前記第1の電流供給端の拡散深さよりも深いことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の縦型ホール素子。
- 前記一組の電圧出力端の深さは、前記第1の電流供給端の拡散深さと同等あるいは浅いことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の縦型ホール素子。
- 半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられたN型の半導体層と、
前記半導体層の底部に設けられたN型の埋め込み層と、
前記埋め込み層の上方に設けられた第1の電流供給端と、
前記第1の電流供給端を中心に、前記第1の電流供給端の両側に対称に配置され、前記半導体層の表面から内部に向けて設けられた一組の第2の電流供給端と、
前記一組の第2の電流供給端を結ぶ直線に垂直となるように、前記第1の電流供給端を中心に、前記第1の電流供給端の両側に対称に配置され、前記半導体層の表面から内部に向けて設けられた一組の電圧出力端と、
前記第1の電流供給端と前記一組の電圧出力端の一方との間、および、前記第1の電流供給端と前記一組の電圧出力端の他方との間の前記半導体層にそれぞれ設けられたP型の拡散層と、
を有することを特徴とする縦型ホール素子。 - 前記P型の拡散層は、前記一組の電圧出力端の各々の少なくとも一部を取り囲んでいることを特徴とする請求項12記載の縦型ホール素子。
- 前記P型の拡散層は、前記一組の電圧出力端の各々の周囲を全て取り囲んでいることを特徴とする請求項12記載の縦型ホール素子。
- 前記P型の拡散層の深さは、前記一組の電圧出力端の拡散深さよりも深いことを特徴とする請求項12乃至14のいずれか1項に記載の縦型ホール素子。
- 前記一組の電圧出力端の深さは、前記第1の電流供給端の拡散深さよりも深いことを特徴とする請求項12乃至15のいずれか1項に記載の縦型ホール素子。
- 前記一組の電圧出力端の深さは、前記第1の電流供給端の拡散深さと同等あるいは浅いことを特徴とする請求項12乃至15のいずれか1項に記載の縦型ホール素子。
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