半导体霍尔传感器制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种通过减小不平衡电压来减小不平衡电压所引起的测定误差，进而使静电耐压性能提高的半导体霍尔传感器。在存在于十字形状的半导体霍尔传感器的图案１的外周的内角部分上设置切口部２ａ。存在于十字图案形状的外周的四个内角部分中，输入一侧端子图案和输出一侧端子图案交叉的角度的相邻的２处或４处都是锐角。所以对半导体霍尔传感器的图案的缺陷或不平衡变得不敏感，与以往的十字形状的半导体霍尔传感器图案相比，能减小不平衡电压。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体霍尔传感器，更具体地说，涉及一种半导体霍尔传感器的图案形状。
技术介绍
以往，半导体霍尔传感器作为VTR、软(注册商标)磁盘或CD-ROM等的驱动电动机用的旋转位置检测传感器或电位计、齿轮传感器而广泛使用。另外，作为其感应膜，广泛使用移动性高并且灵敏度良好的InSb(铟锑)或能带间隙宽度大并且温度特性良好的GaAs(镓砷)。该半导体霍尔传感器是具有产生与垂直于感磁面的方向的磁通密度成比例的霍尔输出电压的性质的磁传感器，所以磁场不存在时的霍尔输出电压应该变为0。但是，即使实际上磁场不存在，只通过在半导体霍尔传感器上作用输入电压，有时也会产生霍尔输出电压，把它称作不平衡电压(Vu)。该不平衡电压成为重叠在霍尔输出电压上的噪声，成为半导体霍尔传感器的测定误差。另外，作为修正不平衡电压，使磁场不存在时的霍尔输出电压为0的电路，有时需要使用Si等的集成电路，在成本和尺寸方面成为问题。图11是表示使用了半绝缘GaAs衬底的以往半导体霍尔传感器的剖面构造的图。有选择地向半绝缘GaAs衬底11的表面注入Si，或通过MBE(molecular beam epitaxy)法或MOVPE(metalorganic vapor phase epitaxy)法等形成了InSb或InAs(铟镓)及GaAs等感磁膜之后，使用光刻加工成所需的图案。然后，在该感应膜12上形成SiO2或SiN等无机物保护膜14和用于产生电流的内部电极13，经过切片、芯片焊接、引线接合的步骤，成为在该电极13上连接引线17，用树脂16封装的构造。须指出的是，符号15表示引线框。如上所述，用光刻法对感磁膜构图后，进行蚀刻形成半导体霍尔传感器的感磁部图案。常常由于半导体霍尔传感器的构图时形成的元件形状在几何学上的不平衡引起不平衡电压。作为原因有因为存在蚀刻精度等问题，所以在掩模图案上描绘的半导体霍尔传感器的图案和实际制造的半导体霍尔传感器的图案不完全一致。作为解决该问题的方法，例如提出了在特开平1-298354号公报中所述的把在十字形的霍尔元件图案部的外周上存在的4个内角部分去掉的方法(图8)等。图2是表示以往的半导体霍尔传感器的图案的图。在十字形的图案21外周上存在的内角部分，输入端子一侧图案和输出端子一侧图案所成角度为90度直角。该半导体霍尔传感器的图案把上下的电极作为输入一侧端子，把左右的电极作为输出一侧端子。在此，输入端子一侧图案的长度和宽度分别为L1、W1，输出端子一侧图案的长度为L2、W2。L1和L2是两电极间的半导体霍尔传感器的图案距离，W1和W2由半导体霍尔传感器的图案宽度、或与电极连接的部分的半导体霍尔传感器的图案宽度中大的一方的值定义。除了上述的进行了取角的方法以外，还知道改变十字形状的半导体霍尔传感器的长度L和宽度W的比L/W的值，减小不平衡电压的方法(在本例子中，表示输入输出图案对称的结构。即L1＝L2＝L，W1＝W2＝W。)。一般来说，如果增大L/W，则不平衡电压减小。但是，由于增大L/W，会产生半导体霍尔传感器的尺寸增大的新问题。另外，如果增大L/W，则半导体霍尔传感器的灵敏度(某磁通密度下的输出电压)减小，这也会成为问题。在本方法中，与不平衡电压的减少率相比，灵敏度的减少率更大，如果以信号/噪声(S/N比)观察，出现下降的倾向，不利于高精度测定。即实际上不能说是减小不平衡电压的决定性的方法。作为GaAs等半导体霍尔传感器存在的问题之一，存在与Si等形成的集成电路(IC)相比，静电耐压性差。在十字形的半导体霍尔传感器图案的外周内角部分，电场强度取最大值，结果电流集中在该内角部分，是引起元件破坏的原因之一。上述的特开平1-298354号公报中记载的方法象湿蚀刻那样，在进行各向同性、精度不太高的蚀刻时是有效的，但是离子蚀刻或使用了ECR(electron cyclotron resonance)等的各向异性高的干蚀刻不断进步，蚀刻精度提高，所以能形成接近理想蚀刻的元件即与掩模图案几乎相同形状的元件。因此，这就需要不是从经验出发，而是要在理论上考虑使不平衡电压减小的半导体霍尔传感器的图案。
技术实现思路
鉴于以上问题的存在，本专利技术的目的在于提供一种能减小不平衡电压，且减小不平衡电压所引起的测定误差，进而使静电耐压性能提高的半导体霍尔传感器。本专利技术者通过仿真分析和对半导体霍尔传感器进行的试制，研究了减小不平衡电压的半导体霍尔传感器的图案。从仿真分析的结果在理论上可知在半导体霍尔传感器的图案中产生了某一缺陷或不平衡时，与一般的十字形霍尔传感器图案相比，进行了取角的所述特开平1-298354号公报中记载的半导体霍尔传感器的图案的不平衡电压会增大。关于其结果，将在比较例1中进行详细说明。而且，本专利技术者发现与以往的十字图案或取角图案相比不平衡电压变小的半导体霍尔传感器的图案，并且发现该半导体霍尔传感器的图案还能提高静电耐压性，从而导致形成本专利技术。为了实现这样的目的，本专利技术的半导体霍尔传感器具有作为输入一侧图案，长度和宽度分别为L1和W1，作为输出一侧图案，长度和宽度分别为L2和W2的十字形状的图案，不使膜厚、杂质浓度、所述输入一侧图案的长度L1和宽度W1以及所述输出一侧图案的长度L2和宽度W2的值变化，而输入一侧端子之间的电阻值或输出一侧端子之间的电阻值的至少一方，相对于由作为所述输入一侧图案的长度为L1、宽度为W1的四边形和作为所述输出一侧图案的长度为L2、宽度为W2的四边形所构成的十字形状图案的电阻值，为1.25倍至2.75倍。这样，通过使输入一侧图案和输出一侧图案的电阻值为上述的范围，当用霍尔元件的特性中最重要的值S/N评价时，与无切口(十字形)时相比，特性改善了数十个百分点。当不足1.25倍时，不平衡电压的减小效果不充分。另外，当比2.75倍大时，虽然不平衡电压的减小多，但是信号成分减小，S/N减小。结果，电阻值为1.25倍至2.75倍是良好。本专利技术的半导体霍尔传感器中，在具有所述十字形状的图案的半导体霍尔传感器的外周存在的四个内角部分中，在相邻的2处或4处具有一种以上的正方形、多边形、圆形、椭圆形或组合了多个所述形状中的任意形状的切口部，不使膜厚、杂质浓度、所述输入一侧图案的长度L1和宽度W1以及所述输出一侧图案的长度L2和宽度W2的值变化，输入一侧图案以及输出一侧图案的电阻值成为所述输入一侧图案的长度为L1、宽度为W1的四边形的电阻值以及输出一侧图案的长度为L2、宽度为W2的四边形的电阻值的1.25倍至2.75倍。更好是，输入一侧图案以及输出一侧图案的电阻值是所述输入一侧图案的长度为L1、宽度为W1的四边形的电阻值以及输出一侧图案的长度为L2、宽度为W2的四边形的电阻值的1.5倍至2.5倍。在该范围中，霍尔传感器的S/N提高3成以上。如果S/N提高30％，则即使不使用用于抑制空穴IC的特性偏移的霍尔传感器不平衡电压的取消电路，也能抑制为与使用了取消电路的霍尔传感器同等的特性偏移。另外，静电耐压特性也显著提高。更好是，在存在于十字形状的图案外周的4个内角部分中，输入一侧端子图案和输出一侧端子图案交叉的角度在相邻的2处或4处都为锐角。作为计算某一形状的电阻值的方法，使用了有限要素法的静电场分析是有效的。把本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体霍尔传感器，具有作为输入一侧图案，其长度和宽度分别为Ｌ１和Ｗ１，作为输出一侧图案，其长度和宽度分别为Ｌ２和Ｗ２的十字形状图案，其特征在于：不使膜厚、杂质浓度、所述输入一侧图案的长度Ｌ１和宽度Ｗ１以及所述输出一侧图案的长度Ｌ ２和宽度Ｗ２的值变化，而输入一侧端子之间的电阻值或输出一侧端子之间的电阻值的至少一方，相对于由作为所述输入一侧图案的长度为Ｌ１、宽度为Ｗ１的四边形和作为所述输出一侧图案的长度为Ｌ２、宽度为Ｗ２的四边形所构成的十字形状图案的电阻值，为１．２５倍至２．７５倍。

【技术特征摘要】
JP 2001-7-26 226657/20011.一种半导体霍尔传感器，具有作为输入一侧图案，其长度和宽度分别为L1和W1，作为输出一侧图案，其长度和宽度分别为L2和W2的十字形状图案，其特征在于不使膜厚、杂质浓度、所述输入一侧图案的长度L1和宽度W1以及所述输出一侧图案的长度L2和宽度W2的值变化，而输入一侧端子之间的电阻值或输出一侧端子之间的电阻值的至少一方，相对于由作为所述输入一侧图案的长度为L1、宽度为W1的四边形和作为所述输出一侧图案的长度为L2、宽度为W2的四边形所构成的十字形状图案的电阻值，为1.25倍至2.75倍。2.一种半导体霍尔传感器，具有作为输入一侧图案，其长度和宽度分别为L1和W1，作为输出一侧图案，其长度和宽度分别为L2和W2的十字形状图案，其特征在于在具有所述十字形状的图案的半导体霍尔传感器的外周存在的四个内角部分中，在相邻的两处或全部4处具有一种以上的正方形、多边形、圆形、椭圆形或组合了多个所述形状中的任意形状的切口部；不使膜厚、杂质浓度、所述输入一侧图案的长度L1和宽度W1以及所述输出一侧图...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冢俊德，
申请(专利权)人：旭化成电子材料元件株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]