JPH07170000A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH07170000A
JPH07170000A JP5316636A JP31663693A JPH07170000A JP H07170000 A JPH07170000 A JP H07170000A JP 5316636 A JP5316636 A JP 5316636A JP 31663693 A JP31663693 A JP 31663693A JP H07170000 A JPH07170000 A JP H07170000A
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JP
Japan
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magnetic detection
etching
output terminal
input terminal
detection element
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JP5316636A
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English (en)
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Koju Mizuno
幸樹 水野
Yasutoshi Suzuki
康利 鈴木
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板上にIII−V族化合物半導体層
を形成し、この化合物半導体層を磁気検出素子として機
能させる半導体装置において、該素子の端子部のエッチ
ング形状が順メサ形状となるようにする。 【構成】 Si基板1の(100)面上にGaAs層を
形成し、それをSi基板1の 【外8】 面に対して直交するようにパターニングし、十字形状と
してホール素子26aを形成し、磁気検出が可能なホー
ルICを形成する。そのエッチングの際に、入力端子2
4および出力端子25との接続部となるホール素子26
aの引出し部22および23の一部を[010]方向と
[001]方向へエッチングするようにした。これによ
り、そのエッチング面は順メサ形状となり、その上に積
層した配線等の断切れを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に形成されたI
II−V族化合物半導体からなる素子の構造に関し、特
に磁気検出素子に用いた場合に好適なものに関する。
【0002】
【従来技術】従来、例えば特開平3−204972号公
報にて開示されているように、シリコン基板上にMOC
VD等のエピタキシャル成長法を用いて堆積したGaA
sを、エッチング加工したホール素子が知られている。
これは、オリエンテーションフラットが
【0003】
【外1】
【0004】面のSiウエハの(100)面上にGaA
sを形成し、前記オリエンテーションフラットに対して
ホール素子の十字形が直交するようにエッチングを行う
ことで、ホール素子の十字型のクロス部分に表出する結
晶面を制御するようにしてエッチング形状ばらつきを抑
えて、検出する磁気がゼロのときに発生する不平衡電圧
を抑えるようにしたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報によるホール素子は、上述したように不平衡電圧を抑
えることができるものの以下のような問題がある。図2
(b)に従来のホール素子形状を示し、図4に図2
(b)のY部の拡大図を、図5(d)に図4のB−Bの
断面SEM像を示す。この断面SEM像より、
【0006】
【外2】
【0007】方向にエッチングしたその断面は、逆メサ
形状となりその上に形成した配線33が断切れをおこし
ていることが分かる。この逆メサ形状は、GaAsのエ
ッチング異方性によるものである。すなわち、GaAs
をホール素子形状(十字形)に加工の際、メサ型にエッ
チングしようとすると、エッチング形状に方向性が生
じ、
【0008】
【外3】
【0009】方向にメサエッチングを行った場合には
(111)A面(Gaが現れる面)により順メサ形状部
を得ることができるが、この面が表出するとともに該面
よりもエッチング速度の遅い
【0010】
【外4】
【0011】A面が現れることにより、逆メサ形状部も
生じてしまうためである。従って、その上に積層する配
線はカバレージ不良となり、配線の断切れが発生してし
まう。このカバレージ不良を避けるために、他の方向か
ら配線を引き出すことも考えられるが、その場合、設計
の自由度が減少し、更に配線形成後に配線を保護するた
めのパッシベーション膜を形成しても、逆メサ形状の部
分でのカバレージが悪く、その部分からの水分等の侵入
により配線腐食等が生じ、信頼性上の問題となる事が懸
念される。
【0012】従って、本発明は、半導体基板上にIII
−V族化合物半導体層を形成し、この化合物半導体層を
磁気検出素子として機能させる半導体装置において、該
素子の端子部のエッチング形状が逆メサ形状ではなく、
順メサ形状となるようにすることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】従って、本発明による半
導体装置は、半導体基板と、磁気的物理量を電気的物理
量に変換する活性層として、該半導体基板の一主面上に
III−V族化合物半導体により、少なくとも対向する
二組の辺を有する島形状に形成された磁気検出素子部
と、前記磁気検出素子部の前記対向する二組の辺のうち
一方の組の辺に電気的に接続された入力端子と、前記磁
気検出素子部の前記対向する二組の辺のうち他方の組の
辺に電気的に接続された出力端子とを備え、前記入力端
子と出力端子との間の前記磁気検出素子の全ての交差部
に、所定のエッチング液に対して等しいエッチング速度
を有する結晶面を表出させた半導体装置において、前記
入力端子と出力端子との接続部である前記III−V族
化合物半導体からなる磁気検出部の引出し部は、前記結
晶面とは異なる面方位を有すると共に、該面方位は前記
エッチング液に対し順メサ形状となることを特徴とす
る。
【0014】さらに、前記引出し部の結晶面は、前記磁
気検出素子部の全ての交差部に表出させる結晶面とはほ
ぼ45度の角度をなすようにするとよい。次に、本発明
による半導体装置の製造方法は、半導体基板の一主面上
にIII−V族化合物半導体の層を形成する工程と、I
II−V族化合物半導体の層を少なくとも対向する二組
の辺を有する島形状にエッチングすることにより、磁気
的物理量を電気的物理量に変換する活性層としての磁気
検出素子部を形成する工程と、前記磁気検出素子部の前
記対向する二組の辺のうち一方の組の辺に電気的に接続
する入力端子を形成する工程と、前記磁気検出素子部の
前記対向する二組の辺のうち他方の組の辺に電気的に接
続する出力端子を形成する工程とを備え、前記エッチン
グ工程は、前記入力端子と前記出力端子との間の前記磁
気検出部の全ての交差部に、エッチング液に対して等し
いエッチング速度を有する結晶面を表出するようにする
とともに、前記入力端子と出力端子との接続部である前
記III−V族化合物半導体の引出し部は、前記結晶面
とは方向が異なり、前記エッチング液に対して順メサ形
状となる結晶面を表出させることを特徴とする。
【0015】
【作用および効果】本発明によると、半導体基板上に形
成したIII−V族化合物半導体の層からなる磁気検出
素子部の入力端子および出力端子と接続部される引出し
部に、前記磁気検出素子部の全ての交差部に表出させる
結晶面とは、異なるとともに上記エッチング液に対して
順メサ形状となる結晶面を表出させるようにしているた
め、そのエッチング形状は逆メサ形状にはならず、順メ
サ形状となる。従って、引出し部上に形成する配線の断
切れが起こらず、信頼性の高い半導体装置を提供するこ
とができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。本実施例におけるホール素子の向きは図1のよ
うになる。尚、本実施例では、Si基板上に形成するI
II−V族化合物半導体として、GaAsを用いたもの
について説明する。GaAsホール素子26aをエッチ
ング液によりメサエッチングして形成する場合、活性層
のパターン配置によってはエッチングの異方性から誘因
される幾何学的不均一性が活性層形状に現れてしまい、
不平衡電圧発生の原因となる。従って、不平衡電圧で小
さく抑えるためには、エッチングの異方性が現れないよ
うに十字のパターン形状を配置する必要がある。従っ
て、図1に示すようにSi基板の(100)面上にGa
Asホール素子を形成する本実施例の場合では、ホール
素子の十字形パターンにおける入力端子間方向あるいは
出力端子方向の一方向がSi基板の
【0017】
【外5】
【0018】面に対して直交するように配置している。
すなわち、ホール素子とSi基板の
【0019】
【外6】
【0020】面に設けられたオリエンテーションフラッ
トとのなす角αを90度としなければならない。さら
に、図1等に示す入力端子24及び出力端子25との接
続部である引き出し部22,23の入力端子24及び出
力端子25の引き出し方向のエッチング方位は、ホール
素子26aの十字形の交差部に表れる面方位と異なり
[010]方向および[001]方向へのエッチングと
なり、図に示す三角形状となっている。このような方向
にメサエッチングを施すと、GaAsの
【0021】
【外7】
【0022】A面が出現せず、順テーパのついた順メサ
形状となる。これにより、その上へ積層した膜のカバレ
ージが良好となり、入力端子24及び出力端子25に相
当するMo配線33の段切れを防止することができる。
これを図3、図5のホール素子を示す図にて表す。図3
は図2(a)のX部の拡大図であり、出力部となる引き
出し部23aの上面図および断面図である。図5は、そ
れぞれ(a),(b)図が本実施例構造であり、
(c),(d)図が従来構造であり、図5は図3のA−
Aおよび図4のB−Bで示す部分の断面SEM像であ
る。図5からも明らかなように、本実施例による引き出
し部の形状は、従来構造と違って順メサ形状となり、そ
の上に積層する配線も、断切れは起きていない。
【0023】図6は、本発明の実施例の一つであるホー
ルICの模式的な構造断面図である。本装置は、GaA
sホール素子2、ラテラル(横型)PNPバイポーラト
ランジスタ3、ラテラル(横型)NPNバイポーラトラ
ンジスタ4、およびコンデンサ素子7などが同一基板上
に形成されている。このICの製造過程を大雑把に図7
〜図11に示す。
【0024】まず、図7に示すように、P伝導型のSi
基板1に周知の半導体加工技術を用いてトランジスタ
3、4、コンデンサ素子7、を形成する。そして表面に
酸化膜10を形成して、ホール素子2を形成する部分に
GaAs素子成長用の窓21を設ける。次に、図8に示
すように、その開口部分にTEGa(トリエチルガリウ
ム)とAsH3 (アルシン)を原料ガスとしてGaAs
膜26をヘテロエピタキシャル成膜させる。なお、Si
基板はこのGaAs膜がヘテロ接合できるように、予め
その主面が(100)面に対して<011>方向に4°
±1°傾斜させたものを用いている。
【0025】次に、図9に示すように成長したGaAs
膜を図1に示すホール素子形状にフォトリソグラフィに
よりメサエッチングを行い、GaAsホール素子26a
を形成する。尚、順メサ形状にエッチングするために、
ここで用いるエッチング液は硫酸(H2 SO4 )、過酸
化水素水(H2 2 )、水(H2 O)の体積比がH2
4 :H2 2 :H2 O=20:1:20の液を使用す
る。
【0026】その後、図10に示すようにリフトオフ法
を用いてAu/AuGe電極30をホール素子26aに
形成する。このAu/AuGe電極30の具体的な構造
は、先ずホール素子にAuGeの薄膜を形成し、その上
にAuの層を形成する積層構造としている。次にプラズ
マCVD法等で絶縁分離のための窒化珪素膜28を堆積
させ、ホトリソグラフィドライエッチング法で不必要な
部分を除去する。その後、図11に示すようにSiバイ
ポーラIC側へAl合金配線32を形成した後、ホール
素子26aのコンタクト部30の窒化珪素膜を除去しM
o配線33にてホール素子とAl合金配線を接続する。
そして、図4のように全体に窒化珪素膜の保護膜8を形
成し、450°、30分のアニールを行なって装置を完
成する。
【0027】また、図12にホールICのブロック構成
図を示す。定電圧電源回路12と波形整形回路13は前
記pnpトランジスタ3,npnトランジスタ4,コン
デンサ素子7等から構成される。ホール素子部15は磁
気検出層となるGaAsから成る動作層2と入力電圧電
極24a,24bと出力電圧電極25a,25bとを有
しており、定電圧電源回路12から入力電圧電極24
a,24bを介してGaAsからなる活性層2に給電さ
れ、検出された磁気量に応じた検出信号が出力電圧電極
25a,25bを介してMo配線33およびAl配線3
3により波形整形回路13に出力される。また、ホール
IC14の定電圧電源回路12にはバッテリー11から
給電され、検出された信号はホールIC14の波形整形
回路13から電子制御装置16に出力される。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例のウエハ上のホール素子形状を示す図
である。
【図2】(a)は、一実施例のホール素子形状を示す図
である。(b)は、従来構造のホール素子形状を示す図
である。
【図3】図2(a)のX部拡大図とその断面図である。
【図4】図2(b)のY部拡大図とその断面図である。
【図5】(a)は図2AA断面のA部のSEM像であ
る。(b)は(a)の模式図である。(c)は図2BB
断面のB部のSEM像である。(d)は(c)の模式図
である。
【図6】一実施例によるホールICの断面図である。
【図7】図3に示すホールICの製造工程を示す断面図
である。
【図8】図3に示すホールICの製造工程を示す断面図
である。
【図9】図3に示すホールICの製造工程を示す断面図
である。
【図10】図3に示すホールICの製造工程を示す断面
図である。
【図11】図3に示すホールICの製造工程を示す断面
図である。
【図12】ホールICのブロック構成図である。
【符号の説明】
1 Si基板 24 入力端子 25 出力端子 22 入力端子用引き出し部 23 出力端子用 26b ホール素子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 磁気的物理量を電気的物理量に変換する活性層として、
    該半導体基板の一主面上にIII−V族化合物半導体に
    より、少なくとも対向する二組の辺を有する島形状に形
    成された磁気検出素子部と、 前記磁気検出素子部の前記対向する二組の辺のうち一方
    の組の辺に電気的に接続された入力端子と、 前記磁気検出素子部の前記対向する二組の辺のうち他方
    の組の辺に電気的に接続された出力端子とを備え、 前記入力端子と出力端子との間の前記磁気検出素子の全
    ての交差部に、所定のエッチング液に対して等しいエッ
    チング速度を有する結晶面を表出させた半導体装置にお
    いて、 前記入力端子と出力端子との接続部である前記III−
    V族化合物半導体からなる磁気検出部の引出し部は、前
    記結晶面とは異なる面方位を有すると共に、該面方位は
    前記エッチング液に対し順メサ形状となることを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記III−V族化合物半導体の引出し
    部は、前記磁気検出部の全ての交差部において所定のエ
    ッチング液にたいして等しいエッチング速度を有する結
    晶面とはほぼ45度の角度をなすことを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体基板の一主面上にIII−V族化
    合物半導体の層を形成する工程と、 該III−V族化合物半導体の層を少なくとも対向する
    二組の辺を有する島形状にエッチングすることにより、
    磁気的物理量を電気的物理量に変換する活性層としての
    磁気検出素子部を形成する工程と、 前記磁気検出素子部の前記対向する二組の辺のうち一方
    の組の辺に電気的に接続する入力端子を形成する工程
    と、 前記磁気検出素子部の前記対向する二組の辺のうち他方
    の組の辺に電気的に接続する出力端子を形成する工程と
    を備え、 前記エッチング工程は、前記入力端子と前記出力端子と
    の間の前記磁気検出部の全ての交差部に、エッチング液
    に対して等しいエッチング速度を有する結晶面を表出す
    るようにするとともに、前記入力端子と出力端子との接
    続部である前記III−V族化合物半導体の引出し部
    は、前記結晶面とは方向が異なり、前記エッチング液に
    対して順メサ形状となる結晶面を表出させることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
JP5316636A 1993-12-16 1993-12-16 半導体装置とその製造方法 Withdrawn JPH07170000A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100414733C (zh) * 2002-04-05 2008-08-27 北京华源科半光电子科技有限责任公司 一种提高霍尔器件抗静电击穿能力的方法
JP2010093213A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 半導体素子
JP2018088515A (ja) * 2016-11-18 2018-06-07 旭化成エレクトロニクス株式会社 ホール素子およびホール素子の製造方法

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