半導(dǎo)體霍爾傳感器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)的目的是提供一種通過減小不平衡電壓來減小不平衡電壓所引起的測定誤差，進(jìn)而使靜電耐壓性能提高的半導(dǎo)體霍爾傳感器。在存在于十字形狀的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案１的外周的內(nèi)角部分上設(shè)置切口部２ａ。存在于十字圖案形狀的外周的四個內(nèi)角部分中，輸入一側(cè)端子圖案和輸出一側(cè)端子圖案交叉的角度的相鄰的２處或４處都是銳角。所以對半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案的缺陷或不平衡變得不敏感，與以往的十字形狀的半導(dǎo)體霍爾傳感器圖案相比，能減小不平衡電壓。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種半導(dǎo)體霍爾傳感器，更具體地說，涉及一種半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案形狀。
技術(shù)介紹
以往，半導(dǎo)體霍爾傳感器作為VTR、軟(注冊商標(biāo))磁盤或CD-ROM等的驅(qū)動電動機(jī)用的旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器或電位計、齒輪傳感器而廣泛使用。另外，作為其感應(yīng)膜，廣泛使用移動性高并且靈敏度良好的InSb(銦銻)或能帶間隙寬度大并且溫度特性良好的GaAs(鎵砷)。該半導(dǎo)體霍爾傳感器是具有產(chǎn)生與垂直于感磁面的方向的磁通密度成比例的霍爾輸出電壓的性質(zhì)的磁傳感器，所以磁場不存在時的霍爾輸出電壓應(yīng)該變?yōu)?。但是，即使實(shí)際上磁場不存在，只通過在半導(dǎo)體霍爾傳感器上作用輸入電壓，有時也會產(chǎn)生霍爾輸出電壓，把它稱作不平衡電壓(Vu)。該不平衡電壓成為重疊在霍爾輸出電壓上的噪聲，成為半導(dǎo)體霍爾傳感器的測定誤差。另外，作為修正不平衡電壓，使磁場不存在時的霍爾輸出電壓為0的電路，有時需要使用Si等的集成電路，在成本和尺寸方面成為問題。圖11是表示使用了半絕緣GaAs襯底的以往半導(dǎo)體霍爾傳感器的剖面構(gòu)造的圖。有選擇地向半絕緣GaAs襯底11的表面注入Si，或通過MBE(molecular beam epitaxy)法或MOVPE(metalorganic vapor phase epitaxy)法等形成了InSb或InAs(銦鎵)及GaAs等感磁膜之后，使用光刻加工成所需的圖案。然后，在該感應(yīng)膜12上形成SiO2或SiN等無機(jī)物保護(hù)膜14和用于產(chǎn)生電流的內(nèi)部電極13，經(jīng)過切片、芯片焊接、引線接合的步驟，成為在該電極13上連接引線17，用樹脂16封裝的構(gòu)造。須指出的是，符號15表示引線框。如上所述，用光刻法對感磁膜構(gòu)圖后，進(jìn)行蝕刻形成半導(dǎo)體霍爾傳感器的感磁部圖案。常常由于半導(dǎo)體霍爾傳感器的構(gòu)圖時形成的元件形狀在幾何學(xué)上的不平衡引起不平衡電壓。作為原因有因?yàn)榇嬖谖g刻精度等問題，所以在掩模圖案上描繪的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案和實(shí)際制造的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案不完全一致。作為解決該問題的方法，例如提出了在特開平1-298354號公報中所述的把在十字形的霍爾元件圖案部的外周上存在的4個內(nèi)角部分去掉的方法(圖8)等。圖2是表示以往的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案的圖。在十字形的圖案21外周上存在的內(nèi)角部分，輸入端子一側(cè)圖案和輸出端子一側(cè)圖案所成角度為90度直角。該半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案把上下的電極作為輸入一側(cè)端子，把左右的電極作為輸出一側(cè)端子。在此，輸入端子一側(cè)圖案的長度和寬度分別為L1、W1，輸出端子一側(cè)圖案的長度為L2、W2。L1和L2是兩電極間的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案距離，W1和W2由半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案寬度、或與電極連接的部分的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案寬度中大的一方的值定義。除了上述的進(jìn)行了取角的方法以外，還知道改變十字形狀的半導(dǎo)體霍爾傳感器的長度L和寬度W的比L/W的值，減小不平衡電壓的方法(在本例子中，表示輸入輸出圖案對稱的結(jié)構(gòu)。即L1＝L2＝L，W1＝W2＝W。)。一般來說，如果增大L/W，則不平衡電壓減小。但是，由于增大L/W，會產(chǎn)生半導(dǎo)體霍爾傳感器的尺寸增大的新問題。另外，如果增大L/W，則半導(dǎo)體霍爾傳感器的靈敏度(某磁通密度下的輸出電壓)減小，這也會成為問題。在本方法中，與不平衡電壓的減少率相比，靈敏度的減少率更大，如果以信號/噪聲(S/N比)觀察，出現(xiàn)下降的傾向，不利于高精度測定。即實(shí)際上不能說是減小不平衡電壓的決定性的方法。作為GaAs等半導(dǎo)體霍爾傳感器存在的問題之一，存在與Si等形成的集成電路(IC)相比，靜電耐壓性差。在十字形的半導(dǎo)體霍爾傳感器圖案的外周內(nèi)角部分，電場強(qiáng)度取最大值，結(jié)果電流集中在該內(nèi)角部分，是引起元件破壞的原因之一。上述的特開平1-298354號公報中記載的方法象濕蝕刻那樣，在進(jìn)行各向同性、精度不太高的蝕刻時是有效的，但是離子蝕刻或使用了ECR(electron cyclotron resonance)等的各向異性高的干蝕刻不斷進(jìn)步，蝕刻精度提高，所以能形成接近理想蝕刻的元件即與掩模圖案幾乎相同形狀的元件。因此，這就需要不是從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，而是要在理論上考慮使不平衡電壓減小的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于以上問題的存在，本專利技術(shù)的目的在于提供一種能減小不平衡電壓，且減小不平衡電壓所引起的測定誤差，進(jìn)而使靜電耐壓性能提高的半導(dǎo)體霍爾傳感器。本專利技術(shù)者通過仿真分析和對半導(dǎo)體霍爾傳感器進(jìn)行的試制，研究了減小不平衡電壓的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案。從仿真分析的結(jié)果在理論上可知在半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案中產(chǎn)生了某一缺陷或不平衡時，與一般的十字形霍爾傳感器圖案相比，進(jìn)行了取角的所述特開平1-298354號公報中記載的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案的不平衡電壓會增大。關(guān)于其結(jié)果，將在比較例1中進(jìn)行詳細(xì)說明。而且，本專利技術(shù)者發(fā)現(xiàn)與以往的十字圖案或取角圖案相比不平衡電壓變小的半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案，并且發(fā)現(xiàn)該半導(dǎo)體霍爾傳感器的圖案還能提高靜電耐壓性，從而導(dǎo)致形成本專利技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本專利技術(shù)的半導(dǎo)體霍爾傳感器具有作為輸入一側(cè)圖案，長度和寬度分別為L1和W1，作為輸出一側(cè)圖案，長度和寬度分別為L2和W2的十字形狀的圖案，不使膜厚、雜質(zhì)濃度、所述輸入一側(cè)圖案的長度L1和寬度W1以及所述輸出一側(cè)圖案的長度L2和寬度W2的值變化，而輸入一側(cè)端子之間的電阻值或輸出一側(cè)端子之間的電阻值的至少一方，相對于由作為所述輸入一側(cè)圖案的長度為L1、寬度為W1的四邊形和作為所述輸出一側(cè)圖案的長度為L2、寬度為W2的四邊形所構(gòu)成的十字形狀圖案的電阻值，為1.25倍至2.75倍。這樣，通過使輸入一側(cè)圖案和輸出一側(cè)圖案的電阻值為上述的范圍，當(dāng)用霍爾元件的特性中最重要的值S/N評價時，與無切口(十字形)時相比，特性改善了數(shù)十個百分點(diǎn)。當(dāng)不足1.25倍時，不平衡電壓的減小效果不充分。另外，當(dāng)比2.75倍大時，雖然不平衡電壓的減小多，但是信號成分減小，S/N減小。結(jié)果，電阻值為1.25倍至2.75倍是良好。本專利技術(shù)的半導(dǎo)體霍爾傳感器中，在具有所述十字形狀的圖案的半導(dǎo)體霍爾傳感器的外周存在的四個內(nèi)角部分中，在相鄰的2處或4處具有一種以上的正方形、多邊形、圓形、橢圓形或組合了多個所述形狀中的任意形狀的切口部，不使膜厚、雜質(zhì)濃度、所述輸入一側(cè)圖案的長度L1和寬度W1以及所述輸出一側(cè)圖案的長度L2和寬度W2的值變化，輸入一側(cè)圖案以及輸出一側(cè)圖案的電阻值成為所述輸入一側(cè)圖案的長度為L1、寬度為W1的四邊形的電阻值以及輸出一側(cè)圖案的長度為L2、寬度為W2的四邊形的電阻值的1.25倍至2.75倍。更好是，輸入一側(cè)圖案以及輸出一側(cè)圖案的電阻值是所述輸入一側(cè)圖案的長度為L1、寬度為W1的四邊形的電阻值以及輸出一側(cè)圖案的長度為L2、寬度為W2的四邊形的電阻值的1.5倍至2.5倍。在該范圍中，霍爾傳感器的S/N提高3成以上。如果S/N提高30％，則即使不使用用于抑制空穴IC的特性偏移的霍爾傳感器不平衡電壓的取消電路，也能抑制為與使用了取消電路的霍爾傳感器同等的特性偏移。另外，靜電耐壓特性也顯著提高。更好是，在存在于十字形狀的圖案外周的4個內(nèi)角部分中，輸入一側(cè)端子圖案和輸出一側(cè)端子圖案交叉的角度在相鄰的2處或4處都為銳角。作為計算某一形狀的電阻值的方法，使用了有限要素法的靜電場分析是有效的。把本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體霍爾傳感器，具有作為輸入一側(cè)圖案，其長度和寬度分別為Ｌ１和Ｗ１，作為輸出一側(cè)圖案，其長度和寬度分別為Ｌ２和Ｗ２的十字形狀圖案，其特征在于：不使膜厚、雜質(zhì)濃度、所述輸入一側(cè)圖案的長度Ｌ１和寬度Ｗ１以及所述輸出一側(cè)圖案的長度Ｌ ２和寬度Ｗ２的值變化，而輸入一側(cè)端子之間的電阻值或輸出一側(cè)端子之間的電阻值的至少一方，相對于由作為所述輸入一側(cè)圖案的長度為Ｌ１、寬度為Ｗ１的四邊形和作為所述輸出一側(cè)圖案的長度為Ｌ２、寬度為Ｗ２的四邊形所構(gòu)成的十字形狀圖案的電阻值，為１．２５倍至２．７５倍。

【技術(shù)特征摘要】
JP 2001-7-26 226657/20011.一種半導(dǎo)體霍爾傳感器，具有作為輸入一側(cè)圖案，其長度和寬度分別為L1和W1，作為輸出一側(cè)圖案，其長度和寬度分別為L2和W2的十字形狀圖案，其特征在于不使膜厚、雜質(zhì)濃度、所述輸入一側(cè)圖案的長度L1和寬度W1以及所述輸出一側(cè)圖案的長度L2和寬度W2的值變化，而輸入一側(cè)端子之間的電阻值或輸出一側(cè)端子之間的電阻值的至少一方，相對于由作為所述輸入一側(cè)圖案的長度為L1、寬度為W1的四邊形和作為所述輸出一側(cè)圖案的長度為L2、寬度為W2的四邊形所構(gòu)成的十字形狀圖案的電阻值，為1.25倍至2.75倍。2.一種半導(dǎo)體霍爾傳感器，具有作為輸入一側(cè)圖案，其長度和寬度分別為L1和W1，作為輸出一側(cè)圖案，其長度和寬度分別為L2和W2的十字形狀圖案，其特征在于在具有所述十字形狀的圖案的半導(dǎo)體霍爾傳感器的外周存在的四個內(nèi)角部分中，在相鄰的兩處或全部4處具有一種以上的正方形、多邊形、圓形、橢圓形或組合了多個所述形狀中的任意形狀的切口部；不使膜厚、雜質(zhì)濃度、所述輸入一側(cè)圖案的長度L1和寬度W1以及所述輸出一側(cè)圖...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高冢俊德，
申請(專利權(quán))人：旭化成電子材料元件株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]