JPH0426170A - 磁電変換素子 - 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、磁電変換素子に関する。

（従来の技術） 従来、集積化の可能な磁電変換素子として、第７図（ａ
＞および第７図（ｂ）に−例を示すように、ｐ型シリコ
ン基板１０上のｎ形エピタキシャル層１１表面に形成さ
れたｎ生鉱散層１と所定の深さに埋め込まれたｎ生埋め
込み層２との間にチャネルを形成し、このｎ生鉱散層１
とｎ生埋め込み層２との間のチャネル領域内を運動する
キャリアに対する印加磁界の作用によって、通過電流を
変化せしめ、この変化による電圧変化をホール電圧の変
化として８−１定し、基板表面に形成された２つのｎ生
鉱散層の間で検出するようにしたものがある。

ここでｎ生埋め込み層２への電圧印加は、このｎ＋埋め
込み層２まで到達するように深く形成されたｎ生鉱散層
２Ｓによっておこなうようになっている。

このようなホール素子は、他の素子と同一基板上に集積
化することが可能でかつ、基板面に平行な磁界を測定す
ることができ、小形であることから、近年注目されてい
るデバイスである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このようなホール素子では、基板表面に
形成されたｎ生鉱散層３とｎ生鉱散層４との間で電圧を
測定しているため、電流密度の小さい領域での測定であ
るため、感度が悪いという欠点があった。また、表面の
環境等によるノイズの影響を受は易いという問題もある
。

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、高集積化が
可能で、デバイス面に平行な磁場成分を測定することの
できる高感度のホール素子を提供す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） そこで本発明では、半導体基板表面に所定の間隔を隔て
てトレンチを形成し、このトレンチの底部から両トレン
チの間に向かって横方向にのびる高濃度拡散層をホール
電圧検出領域として形成し、両トレンチの間でチャンネ
ル領域を構成し、このチャネル領域を流れる電流が磁場
によってうけるホール効果による電圧変化を該ポール電
圧検出領域間で３−１定するようにしている。

（作用） 上記構成によれば、トレンチで規定された領域内で電流
を流すようにするとともに、基板表面に比べ大幅に電流
密度の大きい深い領域に形成した拡散層によってホール
電圧を＋１ｌＰＩ定することができるため、感度を大幅
に高くすることが可能となる。

基板表面に比べ、深い領域に電圧検出用の拡散層を形成
しようとすると、横方向への拡散が大きくなりチャンネ
ル幅を規定するのが困難となる上、チャンネル幅に対し
て素子占有領域を大きくとらなければならないという問
題があるが、本発明の構造によれば、チャネル幅はト１
ノンチで規定されているため、感度のばらつきもなく高
感度かつ高精度で小形の磁電変換素子を得ることが可能
となる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

本発明の第１の実施例のホール素子は、第１図に平面図
、第２図に第１図のＡ−Ａ断面図、第３図に第１図のＢ
−Ｂ断面図を示すように、ｐ型車結晶シリコン基板１０
上に形成されたｎ型エピタキシャル成長層１１の表面に
垂直壁面に囲まれたトレンチＴをＴ字状をなすと共にこ
のトレンチＴの内部に断面正方形の島領域を残すように
形成し、この残された島表面にｎ生鉱散層７を形成する
と共に、この拡散層７の下方にトレンチ底部から対向し
て底部にそって相対向するように延びる２つのｎ生鉱散
層８を形成し、基板表面のｎ生鉱散層７から、これらｎ
生鉱散層８の間を通って、ｐ型車結晶シリコン基板１０
とｎ型エピタキシャル成長層１１との界面に埋め込まれ
たｎ生埋め込み層６に電流を流し、ホール効果によるこ
れらｎ生鉱散層８間のオフセット電圧を検出するように
したものである。

ここで、電流の流路はトレンチ内の島領域の幅で規定さ
れており、ｎ生鉱散層８は、これに到達するように表面
から深く形成されたコンタクト用のｎ生鉱散層９に接続
され、コンタクト９ｓおよび９ｄを介してそれぞれ出力
電極に接続されている。また、ｎ生埋め込み層６もまた
これに到達するように表面から深く形成されたコンタク
ト用のｎ生鉱散層５に接続され、電流供給用のコンタク
ト９Ｋに導出され、基板表面のｎ生鉱散層７から、これ
らｎ生鉱散層８の間を通って、このｎ生埋め込み層６に
電流が流れるように供給される。

そして、トレンチＴ内には多結晶シリコン層１８が充填
され、周囲は酸化シリコン膜１２て被覆されている。

次に、本発明実施例のホール素子の製造方法について説
明する。ここで、第４図（ａ）乃至第４図（ｃ）は、本
発明実施例のホール素子の製造上程を示す図である。

まず、第４図（ａ）に示すように、ｐ−型シリコン基板
１０の表面に選択的にｎ生埋め込み層６を形成し所定の
厚さのｎ型のエピタキシャル成長層１］を成長せしめる
。

この後、通常のトランジスタ形成工程を用いてこのｎ型
のエピタキシャル成長層１１表面に選択的にｎ型埋め込
み層６まで到達するようにコンタクト用のｎ生鉱散層５
を形成すると共に横方向に延びる２つのｎ型　　（埋め
込み）拡散層８を形成しさらに、素子分離のためのｐ＋
拡散層１３を形成し、この上層に再びｎ型のエピタキシ
ャル成長層１４を形成する。

この後、通常のトランジスタ形成工程を用いてこのｎ型
のエピタキシャル成長層１４表面に選択的にｎ生鉱散層
５まで到達するようにコンタクト用のｎ生鉱散層９を形
成すると共に、ｐ生鉱散層１３まで到達するようにｐ生
鉱散層］６を形成する。

この後、表面酸化を行ったのち、フォトリソ法により窓
を開は所望の濃度のｎ型不純物をドープした多結晶シリ
コン層１７を堆積し、これを拡散源として浅いｎ生鉱散
層７を形成する（第４図（ｂ））。

さらに、トレンチ形成のためのマスクとなる酸化シリコ
ン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜０３層膜（図示
せず）を順次堆積しこれらをフすトリソ法により選択的
に除去し、窓を形成する。

次いで、第４図（Ｃ）に示すように、この３層膜をマス
クとして塩素ガスを用いた反応性イオンエツチングによ
りｎ型のエピタキシャル成長層１４の表面を前記埋め込
み層８に到達する所定の深さまでエツチングし、トレン
チＴを形成しこの後、この３層膜を剥離除去し、表面酸
化を行い膜厚５００人の酸化シリコン膜１２をトレンチ
の周りに形成し、さらにトレンチＴ内に多結晶シリコン
〕８を充填し、表面を平坦化する。

このようにして形成されたホール素子は、ホール効果に
よるオフセット電圧の検出を、トレンチの底部に形成し
たｎ生鉱散層８によって行うようにしているため、電流
密度の大きさ領域でのδｐｊ定が可能となり、外部の影
響を受けることなく高感度の検出を行うことが可能とな
る。

なお、この例ではｎ形ホール素子について説明したが、
Ｐ形ホール素子にも適用可能であることはいうまでもな
い。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

この例では、構造の竹子は第１の実施例と同様であるが
、第５図および第６図に示すようにさらに、前記第１の
実施例で示したホール素子Ｈ］に加え、デバイス面に垂
直な方向の磁場を測定するための第２のホール素子Ｈ２
を付加したものである。

第２のホール素子Ｈ２は、ｎ生鉱散層１７とｎ＋拡散層
１９との間にコンタクト］、７に、１９Ｋを介して電流
を流し、これに垂直に形成された一対のｎ生鉱散層２０
および２１の間コンタクト２０Ｄ、２１５を介してホー
ル電圧を測定することによって、デバイス面に垂直な方
向の磁場を測定するようにしたものである。

この構造によれば、２次元の磁場の測定が可能となり、
このような素子を２つ互いに９０度の角度をなすように
配設することにより、高精度の３次元の磁場検出装置の
形成が可能となる。

他部については、前記第１の実施例と同様に構成されて
いる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、基板表面に
トレンチを形成し、このトレンチの相え１向する側面か
ら底部にそって延びる２つの拡散層を形成し、これらの
拡散層の間を通って、基板表面から所定の深さに埋め込
まれた埋め込み層に電流を流し、ホール効果によるこれ
ら拡散層間のオフセット電圧を検出するようにしている
ため、基板表面の影響を受けることなく、小形で高感度
の磁場強度検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１実施例の磁電変換装置
を示す図、第４図（ａ）乃至第４図（Ｃ）は同装置の製
造７に程を示す図、第５図および第６図は本発明の第２
の実施例の磁電変換装置を示す図、第７図（ａ）および
第７図（（））は従来例の磁電変換素子を示す図である
。 ］・・・ｎ生鉱散層、２・・・ｎ生埋め込み層、Ｈｌ・
・第１のホール素子、Ｈ２・・・第２のホール素子、１
１・・・エピタキシャル成長層、６・・・ｎ生埋め込み
層６．８・・・拡散層、１３・・・ｐ生鉱散層１．１４
・・・ｐ型のエピタキシャル成長層、１７・・・ｎ生鉱
散層、１、、７　Ｋ・・・コンタクト、１８・・・拡散
層、２０．２１・・ｎ生鉱散層、２０Ｄ、２１Ｓ・・コ
ンタクト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板表面に所定の間隔を隔ててトレンチを形成し
   て、トレンチ間領域を形成し、このトレンチの底部に沿
   って相対向して両トレンチ間領域方向にのびる２つの高
   濃度拡散層をホール電圧検出領域として形成し、 両トレンチの間でトレンチの下方に埋め込み拡散層を形
   成し、トレンチ間で基板の厚さ方向に沿ってチャンネル
   領域が形成されるようにし、このチャネル領域を流れる
   電流が磁場によってうけるホール効果による電圧変化を
   前記ホール電圧検出領域間で測定するようにしたことを
   特徴とする磁電変換素子。