JPH034577A - ホール素子の電極形状 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、磁気検出に使用されるホール素子に関するも
ので、特に該素子の電極形状の改善に係るものである。

（従来の技術） 周知のように、電流が流れている半導体に磁界を加える
と、電流及び磁界の両方向に直角にいわゆるホール電圧
が発生する。　ホール素子は、この現象を利用して磁気
検出をする４端子素子である。

第６図に、従来の一般的なホール素子のチップパターン
を、又第７図にそのｘＸ′線断面図を示す、　符号１は
半絶縁性半導体基板、符号２はこの基板１にＮ型の不純
物を注入した磁電変換動作領域である。　このＮ型動作
領域２は、直交する方向に４つの突出部を有し、その形
状はほぼ十字形となる。　この十字形のＮ型動作領域２
の対向する１対の突出部には、これとオーミック接触し
且つ互いに対向する１対の入力側（＋）電極３及び（−
）を極５が設けられる。　又直交する他の１対の突出部
には、これとオーミック接触し且つ互いに対向する１対
の出力側（±）電極４及び（−）を極６が設けられる。

　符号７は酸化シリコン＜　Ｓ　＋　０２　）被膜であ
る。　入力１ｌＩＩ（モ）電極３から入力１１１１（−
）ｔｆ！５の方向に電流を流した状態で、これに直角に
磁界を印加すると、出力ｍ電４１ｉ４と６との間に起電
力が発生する。　このホール起電力は、入力電流と印加
した磁界との積に比例するので、これにより磁界を検出
できる。

一般に、入力側型ｊｆ！３．５及び出力側電極４゜６の
位置関係は、第６図に示すＸＸ′及びＹＹ’の基準線に
対し対称とする。　この理由は、（１）零磁界での出力
、即ち不平衡電圧ＶＨｏを零にするためと、（２）チッ
プをバラゲージに封入する工程、即ち組立て工程で、チ
ップの方向性の管理を入出力の別のみと、簡素化できる
点にある。

前記（１）については、素子の動作に関係する部分のみ
、前記基準線に対し、対称にすることで事足りる。　即
ちＮ型動作領域の形と、この領域にオーミック接触する
入力側電極及び出力側電極の相対向する縁の位置形状が
、直交する基準線ＸＸ′及びＹＹ’に対し、対称となる
ようにすればよい。　前記（２）については、チップが
１８０゜回転してマウントされても、出来上がりのチッ
プの形状が、１８０°回転されなかったものと、全く同
一となるようにしなければならない、　そうでないと、
品質管理上問題となるからである。　このためにチップ
のパターンは、細かい部分に至るまで、ＸＸ′、ＹＹ′
軸に対し対称に設計される。

ホール素子の特性には、入力側電極間抵抗Ｒｄ、出力側
電極間抵抗Ｒ鎖及び零磁界での出力電圧ＶＨ（１がある
が、これらの特性は、チップに切り出す直前のウェーハ
状態で、あらかじめ全チップについて自動測定される。

　その結果により、規格外チップには、組立てが行なわ
れないよう、インクが落される。　このようにして製品
に封入されるチップは、全てが特性上良品となって、最
終工程としての製品検査歩留りを高レベルに維持できる
ようにしている。

近年の製造技術の進歩によりホール素子の歩留りは、飛
躍的に向上している。　例えば動作領域形成を、エピタ
キシャル成長法に代えてイオン注入法とすることにより
、動作領域の膜厚や不純物濃度の均−性等は向上し、こ
れらに起因する不平衡電圧ＶＨｏ等の不良は、大幅に改
善された。　しかしながらウェーハ状態のチップでは良
品であっても、組立て後の製品では不良となる場合があ
り、課題となっている。　又製品歩留りについては、不
断の向上が望まれている。

（発明が解決しようとする課題） 前述のように、近年の製造技術の進歩により、ホール素
子の歩留りの要因のいくつかは解決された。　しかし不
平衡電圧ｖＨｏは、ホール出力に対する雑音電圧に相当
するもので、磁界の検出限度を決める主要因であり、そ
の規格はより厳しいことが望ましい。　他方生産上、歩
留り向上は常に必要である。

本発明は、前記歩留り要因の解決によって、新しく浮か
び上がってきた歩留り決定要因を調べ、これを改善し、
製品組立て後のテスト歩留りを更に向上させることを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段とその作用）本発明は、動
作領域に接する１対の入力（ＩＩＩ電極と１対の出力側
電極とを有するホール素子において、　少なくともいず
れか一方の１対の電極の形状が互いに異なることを特徴
とするホール素子である。

又前記具なる電極形状の望ましい実施Ｂ様は次の通りで
ある。　即ち１対の電極、例えば第１図に示すように入
力側電極１３及び５において、電極と素子動作領域２と
接する近傍を除く反対側の電極周縁を、ダイシングライ
ンに沿って方形状となし、一方の電極（例えば電［！１
３）のみ、コーナーにテーパー１８を付けた電極形状が
望ましい。

前述の通り、ホール素子の不平衡電圧ＶＨｏ等の特性は
、ウェーハ状態で全チップについて測定し、規格外のチ
ップは除去して、良品チップのみ組み立てて製品とする
６　しかしながら組立て後の製品検査において、なおＶ
Ｈｏ等の特性不良品が存在゛する。　本発明は、この原
因を調べる過程で完成されたものである。

即ち調査結果によれば、ウェーハ状態で測定した時のチ
ップの電極の極性と、組立て後のチップの電極の極性と
が異なる場合があること、即ち組立て工程において、チ
ップの１８０°回転を管理していないことが、前記原因
の支配的な要因であることが判明した。　なおこの要因
は、近年の製造技術の進歩により、■鴫等の特性が改善
されたことにより、新しく浮かび上がってきたものであ
る４−ｆｉに入力側又は出力側の電極間の抵抗は、厳密
には流れる電流の方向で若干異なるのが通例である。　
これは、′ｉＪｈ極と動作領域との接触抵抗にこのよう
な傾向があるためである。　更に零磁界での出力、即ち
不平衡電圧ＶＨｏは、動作領域内部の等価的抵抗網にお
ける各分布抵抗値のバランスとして表わされるので、こ
の傾向はより票著である。　従って、ウェーハ状態での
チップの段階で良品でも、組立て工程で１８０°回転し
マウントされると、電極間を流れる電流の方向は反対と
なり不良品になるチャンスが生ずるのである。　この対
策として先ず考えられるのは、ウェーハ状態でのチップ
の選別を電流の二方向について行なうことがあげられる
が、これはいたずらにチップ歩留りを低下させる原因と
なり、適当でない。

本発明のように、チップの少なくともいずれか一方の１
対の電極形状を互いに異なるように形成すれば、組立て
工程でチップを１８０°回転して配置しても、容易にこ
れが発見され、事前に正規の方向に修正することができ
る。　これにより製品組立て後のテスト歩留りを向上さ
せることができた。

（実施例） ウェーハの段階で、不平衡電圧ＶＨｏ等の特性を調べ、
良品チップのみを選別して使用しても、組立て後の製品
に前記特性不良が含まれる。　この原因について調査し
た結果の一例を第４図及び第５図を参照して説明する。

第４図はチップ電極の極性を管理しない従来の製造方法
により、又第５図はチップ電極の極性を管理した製造方
法により製作されたそれぞれのホール素子チップのＶＨ
ｏ分布曲線を示すものである。

又両図（ａ）は、ウェーハ状態のチップについて測定し
たｖＨｏ分布、又両図（ｂ）は前記ウェーハ状態のチッ
プの■Ｈｏ測定値が規格内の良品チップのみを選別して
組み立てたホール素子の最終工程後の■Ｈｏ分布を示す
、　両図において、横軸は不平衡電圧Ｖ　ＮＯ（ＩＩＶ
　）を、又、縦軸はチップの個数（任意目盛）をそれぞ
れ表わす、　横軸の符号（＋ＶＭ）及び（ＶＭ）はそれ
ぞれＶＨｏの規格範囲の上限及び下限を示す。

第４図（ａ）及び第５図（ａ）の曲線８及び曲線８′は
いずれもウェーハ状態でのチップのｖＨ０分布を示すが
、その形状は極めて類似し、実質的に同一分布である。

　横軸と曲線とに挟まれた打点を施した領域Ａ及びＡ′
は規格外の不良チップによるもので、組立て前に除去さ
れ、両図（ｂ）のチップ数には含まれない、　次に第４
図（ｂ）及び第５図（ｂ）の曲線９及び工９は、最終工
程後の製品のＶＨｏ分布を示すものである。

Ｖ２Ｏを測定する時の入力側電極の極性（十及び）が、
ウェーハ状態のチップと組立て後の製品とで、常に等し
くなるように管理した場合（第５図）、それぞれのｖＨ
ｏ分布曲線８′　（領域Ａ′の部分を除く）及び１９は
測定誤差の範囲内でほぼ同形となり、製品検査における
Ｖ　Ｈ□不良は無視できる程度であった。　これに対し
入力側電極の極性を管理しない従来技術の場合（第４図
）、それぞれのＶ　Ｎｏ分布曲線８〈領域Ａの部分を除
く）及び９は、有意な差があり、製品検査において１が
ではあるがｖＨｏ不良が発生する。　これは打点を施し
た領域（見易くするため拡大して示す）Ｂが発生したた
めで、新しく発生したｖＨｏ不良チップの数に対応する
。

この原因は、前述の通り、入力側電極の一部を含み、ｖ
ｈ電極間動作領域内の電界分布が、極性反転により、逆
方向の同形の電界分布にならないためと推定される。

次に本発明の望ましい実施例について第１図ないし第３
図を参照して説明する。　なおこれらの図面において、
第６図及び第７図と同じ符号は等しい部分を表わす、　
第３図は、樹脂封止されたホール素子の模式的平面図で
ある。　符号ｌ旦は第１図に示すホール素子のチップで
、リードフレームのチップ搭載用ベツド２１に固着され
る。

又符号２２ａ　、２２ｂ　、２２ｃ及び２２ｄは、リー
ドフレームの外部リードで、入力側（±）電極リード、
出力側（±）″：４極リード、入力＠（−）電−極リー
ド及び出力ＩＩ！Ｊ　（−）電極リードであり、それぞ
れチップ且の電［１３，４，５，及び６とリードワイヤ
２３を介して電気接続される。

符号２４は樹脂モールド外囲器の輪郭を示す６本発明の
実施例のホール素子においては、動作領域２に接する１
対の入力１ｌＩＩ電極、即ち（＋）電極１３及び（−）
電極５の形状を異なるようにしたものである。　即ち（
＋）電１ｉ１３のみ、動作領域２と接する部分と反対側
の電極コーナーにテーパー１８を設け、電極５と区別す
る。

一般に、互いに対向する１対の電極（入力側でも出力側
でもかまわない）において、２つの電極を互いに異なっ
た形状にすることで、本発明の目的は達成されるが、次
の点について留意する必要がある。　即ちチップが１８
０°回転した時に、それが容易に発見されるようにする
。　その方法として、チップパターンを形成する中で最
もコントラストが大きい電極の縁を利用することが望ま
しい、　又この時、前述の不平衡電圧Ｖ１．Ｉｏを新し
く発生させたり、前述のＲｄ又はＲａｔの値に変化を与
える形状は避けなければならない、　又各電極は、リー
ドワイヤのポンディングパッドを兼ねるので、ボンディ
ングエリアを損うような形状は好ましくない。

第１図に示すホール素子は、この条件を満たした最も簡
単で望ましい例である。　即ちテーパー１８は入力ｆｌ
ｌ（＋）電極の外方コーナーに設けられ、素子動作に影
響を与える部分ではない、　又チップが１８０°回転す
ると、コントラストの大きな電極がその配置を変えるの
で、容易にこれが発見され、組立て工程のマウントで事
前に正規の方向に修正することができる。　又外方コー
ナーにテーパーをつけた形状ではリードワイヤのボンデ
ィングに支障をきたさない。　したがって、電流方向に
よって特性値が異なる傾向がいかに大きいチップであっ
ても、組立て後の製品検査において、これに起因する不
良は殆ど発生せず高歩留りを維持できる。

［発明の効果］ 近年の製造技術の進歩によりＶ　Ｈ□等の特性に起因す
る歩留りは飛躍的に向上した。　しかし前述の調査によ
り、ウェーハ状態で測定した時のチップ電極の極性が、
組立て後のチップ電極の極性と異なる場合があること、
即ちチップの１８０゛回転を管理していないことが、製
造歩留りの支配的な決定要因であることが判明した。　
本発明では、入力側又は出力側の少なくともいずれか一
方の１対の電極の形状を互いに異なるようにし、チップ
が１８０°回転してマウントされないようにした。

これにより前記決定要因は改善され、製品組立て後のテ
スト歩留りを更に向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホール素子のチップの平面図、第２図
は第１図のチップのＸＸ′線断面図、第３図は第１図の
チップを組み立てたホール素子の平面図、第４図及び第
５図は、従来及び本発明のホール素子のウェーハ状態及
び製品状態におけるｖＨ０分布曲線、第６図及び第７図
はそれぞれ従来のホール素子のチップの平面図及び断面
図である。 １・・・半絶縁性基板、　２・・・動作領域、　３゜１
３・・・入力ＩＦＩ　（＋−）電極、　４・・・出力側
（÷）電極、　５・・・入力１（−）電極、　６・・・
出力ｆｉｌｌ　（−）電極、 １８・・・テーパー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　動作領域に接する１対の入力側電極と１対の出力側
   電極とを有するホール素子において、少なくともいずれ
   か一方の１対の電極の形状が互いに異なることを特徴と
   するホール素子。