JPH06164015A - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ

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JPH06164015A
JPH06164015A JP4319029A JP31902992A JPH06164015A JP H06164015 A JPH06164015 A JP H06164015A JP 4319029 A JP4319029 A JP 4319029A JP 31902992 A JP31902992 A JP 31902992A JP H06164015 A JPH06164015 A JP H06164015A
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JP
Japan
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cross
hall element
shaped
shaped hall
output terminal
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Application number
JP4319029A
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English (en)
Inventor
Koju Mizuno
幸樹 水野
Yasutoshi Suzuki
康利 鈴木
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 十字形ホール素子中央部のコーナ部形状のバ
ラツキによる不平衡電圧に伴う不具合を回避できる磁気
センサを提供することにある。 【構成】 (100)面のシリコンウェハ上に直接、ガ
リウムヒ素よりなる十字形ホール素子2,3が配置され
ている。第1の十字形ホール素子2は入力端子を結ぶ方
向が<110>方向に平行に配置され、第2の十字形ホ
ール素子3は入力端子を結ぶ方向が<110>方向に垂
直に配置されている。そして、第1及び第2の十字形ホ
ール素子2,3の入力端子が並列に接続されている。
又、第1の十字形ホール素子2の一方の出力端子7と第
2の十字形ホール素子3の一方の出力端子11とが電気
的接続され、第1の十字形ホール素子2の他方の出力端
子6と第2の十字形ホール素子3の他方の出力端子10
とからホール電圧が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ホール素子を用いた
磁気センサ関するものである。
【0002】
【従来の技術】磁気センサを高感度化するために集積化
が簡便なシリコン単結晶を用いたホール素子磁気センサ
が開発されてきている。しかし、シリコン単結晶ではピ
エゾ抵抗効果が顕著であるため不平衡電圧が生じてしま
う。そこで、不平衡電圧を小さくするため、シリコン
(100)単結晶上に入力端子を結ぶ方向が(−10
0)方位又は(010)方位と平行及び垂直に配置され
た2個のホール素子を効果的に接続する方法(特開昭6
2−206889号公報)が提案されている。しかし、
シリコンは移動度が小さいため、大きなホール出力を得
ることができないため、近年高移動度のGaAsをホー
ル素子部に用いて、他の周辺回路をシリコンで形成した
1チップ複合集積回路が開発されている(特開平3−2
04972号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この方法においては、
シリコンバイポーラIC作成後、その上へ直接GaAs
を成長させ十字形ホール素子を形成しているが、メサエ
ッチングによってホール素子中央部の直角部分を形成す
る際に、コーナ部の形状のバラツキが大きくなることに
より不平衡電圧が発生し、高感度化に支障をきたしてし
まう。
【0004】そこで、この発明の目的は、十字形ホール
素子中央部のコーナ部形状のバラツキによる不平衡電圧
に伴う不具合を回避できる磁気センサを提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、(100)
面のシリコン単結晶基板上に直接、ガリウムヒ素よりな
る十字形ホール素子を配置した磁気センサにおいて、入
力端子を結ぶ方向が<110>方向に平行に配置された
第1の十字形ホール素子と、入力端子を結ぶ方向が<1
10>方向に垂直に配置された第2の十字形ホール素子
とを備え、 前記第1及び第2の十字形ホール素子の入
力端子を並列に接続するとともに、第1の十字形ホール
素子の一方の出力端子と第2の十字形ホール素子の一方
の出力端子とを電気的接続し、第1の十字形ホール素子
の他方の出力端子と第2の十字形ホール素子の他方の出
力端子とからホール電圧を検出するようにした磁気セン
サをその要旨とするものである。
【0006】
【作用】シリコン単結晶基板上にガリウムヒ素よりなる
十字形ホール素子を形成する際における十字形ホール素
子中央部のコーナ部形状のバラツキによる不平衡電圧が
2つの十字形ホール素子により相殺される。
【0007】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図2にはシリコンウェハ1の平面図
を示す。(100)面のシリコンウェハ(シリコン単結
晶基板)上に直接、ガリウムヒ素よりなる第1及び第2
の十字形ホール素子2,3が配置されている。第1の十
字形ホール素子2は、入力端子を結ぶ方向が<110>
方向に平行に配置されている。又、第2の十字形ホール
素子3は、入力端子を結ぶ方向が<110>方向に垂直
に配置されている。
【0008】図1には、第1及び第2の十字形ホール素
子2,3の詳細を示す。第1の十字形ホール素子2には
入力端子4,5が設けられるとともに出力端子6,7が
設けられている。又、第2の十字形ホール素子3には入
力端子8,9が設けられるとともに出力端子10,11
が設けられている。又、入力端子8と4、9と5、及び
出力端子11と7がアルミ配線にて接続された構造とな
っている。さらに、入力端子4,8と入力端子5,9と
の間には電源12が接続されている。
【0009】又、出力端子6と10との間でホール電圧
が検出されるようになっている。図3はホールICの断
面構造を示す。本装置は、ラテラルPNPバイポーラト
ランジスタ13とラテラルNPNバイポーラトランジス
タ14とコンデンサ15とホール素子2とが同一基板に
集積されている。尚、第1及び第2の十字形ホール素子
2,3はともに同一基板内に集積化されているが、図3
においては第1の十字形ホール素子2のみ示す。
【0010】図4〜図8には、ホールICの製造工程を
示す。まず、図4に示すように、P型シリコン基板16
を用意する。このシリコン基板16はその主面が(10
0)面に対して<011>方向に4±1°傾斜してい
る。このP型シリコン基板16の主表面に公知の半導体
加工技術を用いてラテラルPNPトランジスタ13とラ
テラルNPNトランジスタ14とコンデンサ15とを形
成する。つまり、P型シリコン基板16の主表面上にN
+ 型埋込層17,18、N- 型エピタキシャル層19を
形成する。そして、N- 型エピタキシャル層19の主表
面上にシリコン酸化膜20をCVD装置を用いて形成す
る。その後、シリコン酸化膜20を所望の回路パターン
によりフォトエッチングし、不純物の拡散にてP+ 型素
子分離領域21,P+ 型拡散領域22、N+ 型拡散領域
23を形成する。即ち、N+ ならばリンを、P+ ならば
ボロンをイオン注入法もしくは拡散法により選択的に拡
散して形成する。
【0011】次に、シリコン酸化膜20におけるGaA
sホール素子形成領域にフォトリソグラフィーを用いて
選択的に開口部をあけてGaAs成長用窓24を形成す
る。そして、図5に示すように、N- 型エピタキシャル
層19の主表面上に薄膜のGaAs25を、TEGa
(トリエチルガリウム)とAsH3 (アルシン)を熱分
解して形成したAs分子を原料ガスとしてヘテロエピタ
キシャル成長させる。
【0012】引き続き、図6に示すように、GaAsヘ
テロエピタキシャル成長層(GaAs25)をホール素
子パターン形状とするためにフォトリソグラフィを用い
て十字形状にメサエッチングする。
【0013】次に、このGaAsホール素子上にリフト
オフ法にてAu/AuGe薄膜を形成してオーミック電
極26,27を配置する。そして、図7に示すように、
プラズマSiN膜28をSiN4 /He,N2 ,N
3 ,Heを原料ガスとして約1.0μm堆積する。
【0014】引き続き、図8に示すように、フォトリソ
グラフィにてホール素子2部分にのみプラズマSiN膜
28を残す。このプラズマSiN膜28によりGaAs
ホール素子2及びN- 型エピタキシャル層19の表面が
露出している部位が保護される。
【0015】その後、図3に示すように、シリコン基板
16に形成したトランジスタとのコンタクトをとるため
にシリコン酸化膜20にフォトリソグラフィにより穴を
あけオーミック電極用のアルミ薄膜29を形成する。
【0016】さらに、450℃×30分のアニール工程
を加えてアルミシンターを行う。引き続き、プラズマC
VD装置を用いて基板上にプラズマSiN30を堆積す
る。
【0017】最後に、450℃×30分のアニール処理
を行いプラズマSiN膜28,30の形成時のトランジ
スタのダメージ回復を行う。このように製造された磁気
センサの動作を説明する。
【0018】図1において、第2の十字形ホール素子3
の入力端子8と第1の十字形ホール素子2の入力端子4
から、第2の十字形ホール素子3の入力端子9と第1の
十字形ホール素子2の入力端子5へと電流を流す。そし
て、ウェハ面に垂直な方向に磁界を加えれば、二個のホ
ール素子2,3の出力の和が出力端子10と6間に発生
する。
【0019】又、図9,10に示したようにFEM電場
解析の結果より、不平衡電圧は素子中央部のコーナ部面
積をS1,S2,S3,S4とすると、{(S1+S
3)−(S2+S4)}/(S1+S2+S3+S4)
という値に比例し、実験値もよく一致していることが判
明した。
【0020】図1において、2個のホール素子の中央部
のコーナ部の面積をそれぞれ31,33,35,37及
び32,34,36,38とすれば、2つのホール素子
の中央部のコーナ部の形状は同様になるため、31と3
2,33と34,35と36,37と38とは、それぞ
れ同じ値になる。従って、第2の十字形ホール素子3の
出力端子10と11間に発生する不平衡電圧をV2 と
し、第1の十字形ホール素子2の出力端子7と6間に発
生する不平衡電圧をV1 とすれば、V2 =−V1となる
ため出力端子11と7の接続により出力端子10と6間
の電位差は「0」となる。
【0021】このように本実施例では、(100)面の
シリコンウェハ1(シリコン単結晶基板)上に直接、ガ
リウムヒ素によりなる十字形ホール素子を配置した磁気
センサにおいて、入力端子を結ぶ方向が<110>方向
に平行に配置された第1の十字形ホール素子2と、入力
端子を結ぶ方向が<110>方向に垂直に配置された第
2の十字形ホール素子3とを備え、第1及び第2の十字
形ホール素子2,3の入力端子を並列に接続するととも
に、第1の十字形ホール素子2の一方の出力端子7と第
2の十字形ホール素子3の一方の出力端子11とを電気
的接続し、第1の十字形ホール素子2の他方の出力端子
6と第2の十字形ホール素子3の他方の出力端子10と
からホール電圧を検出するようにした。
【0022】よって、シリコンウェハ1上に成長したG
aAs膜を用いて十字形ホール素子を形成する際におけ
る十字形ホール素子中央部のコーナ部の形状のバラツキ
による不平衡電圧が2つの十字形ホール素子2,3によ
り相殺される。その結果、十字形ホール素子中央部のコ
ーナ部形状のバラツキによる不平衡電圧に伴う不具合を
回避できることとなる。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
十字形ホール素子中央部のコーナ部形状のバラツキによ
る不平衡電圧に伴う不具合を回避できる優れた効果を発
揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の磁気センサの概略平面図である。
【図2】磁気センサの概略平面図である。
【図3】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図4】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図5】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図6】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図7】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図8】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図9】ホール素子のモデル図である。
【図10】ホール素子形状と不平衡電圧との関係を示す
図である。
【符号の説明】 1 シリコン単結晶基板としてのシリコンウェハ 2 第1の十字形ホール素子 3 第2の十字形ホール素子 4,5,8,9 入力端子 6,7,10,11 出力端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (100)面のシリコン単結晶基板上に
    直接、ガリウムヒ素よりなる十字形ホール素子を配置し
    た磁気センサにおいて、 入力端子を結ぶ方向が<110>方向に平行に配置され
    た第1の十字形ホール素子と、 入力端子を結ぶ方向が<110>方向に垂直に配置され
    た第2の十字形ホール素子とを備え、 前記第1及び第2の十字形ホール素子の入力端子を並列
    に接続するとともに、第1の十字形ホール素子の一方の
    出力端子と第2の十字形ホール素子の一方の出力端子と
    を電気的接続し、第1の十字形ホール素子の他方の出力
    端子と第2の十字形ホール素子の他方の出力端子とから
    ホール電圧を検出するようにしたことを特徴とする磁気
    センサ。
JP4319029A 1992-11-27 1992-11-27 磁気センサ Pending JPH06164015A (ja)

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