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公開番号2025082017
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-28
出願番号2023195200
出願日2023-11-16
発明の名称縦型ホール素子
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H10N 52/00 20230101AFI20250521BHJP()
要約【課題】半導体領域を流れる検知電流の電流経路の広がりが抑制された縦型ホール素子を提供する。
【解決手段】縦型ホール素子1は、相互に対向する第1面201と第2面202で両面が定義された導電性の第1半導体層20と、第1半導体層20の第1面201の上方に配置され、底面が第1面201に対向するメサ形状の導電性半導体の第1感磁層301を備える。第1感磁層301の底面から底面に対向する上面までの少なくとも一部において、底面に平行な断面が、第1領域321と第1領域321よりも導電性が低い第2領域322に区分されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
相互に対向する第１面と第２面で両面が定義された導電性の第１半導体層と、
前記第１半導体層の前記第１面の上方に配置され、底面が前記第１面に対向するメサ形状の導電性半導体の第１感磁層と
を備え、
前記第１感磁層の前記底面から前記底面に対向する上面までの少なくとも一部において、前記底面に平行な断面が、第１領域と前記第１領域よりも導電性が低い第２領域に区分されている、縦型ホール素子。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記第１領域を挟んで前記第２領域が配置されている、請求項１に記載の縦型ホール素子。
【請求項３】
前記第２領域が絶縁性材料により構成されている、請求項１又は２に記載の縦型ホール素子。
【請求項４】
前記第１領域が、前記第２領域よりもそれぞれの不純物濃度が高い第１導電型半導体領域の第１層と第２導電型半導体領域の第２層を積層したトンネル接合領域である、請求項１又は２に記載の縦型ホール素子。
【請求項５】
前記第２領域が、前記上面から一定の範囲まで連続的に前記第１感磁層の外縁領域に形成されている、請求項１又は２に記載の縦型ホール素子。
【請求項６】
前記第２領域が、前記第１領域よりも結晶欠陥が多い領域である、請求項５に記載の縦型ホール素子。
【請求項７】
前記第１領域が、第１導電型半導体領域であり、
前記第２領域が、前記外縁領域に形成された第２導電型半導体領域と前記第１領域との間に形成された空乏層である、請求項５に記載の縦型ホール素子。
【請求項８】
前記第１領域と前記第２領域に区分された複数の部分が、前記第１感磁層の前記底面から前記上面までの間に相互に離隔して配置されている、請求項１又は２に記載の縦型ホール素子。
【請求項９】
前記第１感磁層の前記上面に配置された第１主電極と、
前記第１感磁層から離隔した位置で前記第１面の上方に配置された第２主電極と
を更に備える、請求項１又は２に記載の縦型ホール素子。
【請求項１０】
前記第１主電極を挟んで前記第１感磁層の前記上面に配置された一対のホール電極を更に備え、
前記第１半導体層の前記第１面と平行な向きの磁場と、前記第１感磁層の前記第１領域を経由して前記第１主電極と前記第２主電極の間を流れる検知電流とにより発生するローレンツ力に起因するホール出力電圧を、前記ホール電極により検知可能に構成されている、請求項９に記載の縦型ホール素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、縦型ホール素子に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ホール効果を利用して磁場を検知するホール素子に、基板に対して平行に通過する磁場を検知する縦型ホール素子が用いられている。縦型ホール素子では、磁場を検知するための検知電流が基板に対して垂直方向に流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１６８６３号公報
【０００４】
［概要］
縦型ホール素子は、半導体領域を流れる検知電流の電流経路に広がりが生じると、感度が低下する。本開示の目的は、半導体領域を流れる検知電流の電流経路の広がりが抑制された縦型ホール素子を提供することにある。
【０００５】
本開示の一態様は、相互に対向する第１面と第２面で両面が定義された導電性の第１半導体層と、第１半導体層の第１面の上方に配置され、底面が第１面に対向するメサ形状の導電性半導体の第１感磁層を備える縦型ホール素子である。第１感磁層の底面から底面に対向する上面までの少なくとも一部において、底面に平行な断面が、第１領域と第１領域よりも導電性が低い第２領域に区分されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の構造を示す模式的な断面図である。
図２は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の第１感磁層の構造を示す模式的な平面図である。
図３は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の動作を説明するための模式的な斜視図である。
図４は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子による磁場の誤った検知の防止を説明するための模式図である。
図５は、感磁層モデルの構造を示す模式的な斜視図である。
図６は、比較例の感磁層における検知電流の電流経路の広がりを説明するための模式的な断面図である。
図７は、比較例の感磁層における検知電流の電流経路の広がりの例を示すグラフである。
図８は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の第１感磁層における検知電流の電流経路を示す模式的な断面図である。
図９は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の他の構造を示す模式的な断面図である。
図１０Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その１）。
図１０Ｂは、図１０ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図１１Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その２）。
図１１Ｂは、図１１ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図１２Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その３）。
図１２Ｂは、図１２ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図１３Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その４）。
図１３Ｂは、図１３ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図１４Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その５）。
図１４Ｂは、図１４ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図１５Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その６）。
図１５Ｂは、図１５ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図１６Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その７）。
図１６Ｂは、図１６ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図１７Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その８）。
図１７Ｂは、図１７ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図１８Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その９）。
図１８Ｂは、図１８ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図１９Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その１０）。
図１９Ｂは、図１９ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図２０Ａは、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その１１）。
図２０Ｂは、図２０ＡのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。
図２１は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の他の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
図２２は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の他の構造を示す模式的な断面図である。
図２３は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の感磁層の他の形状の例を示す模式的な断面図である。
図２４は、第１の実施形態に係る縦型ホール素子の主電極の形状の例を示す模式的な断面図である。
図２５Ａは、第１の実施形態の第１の変形例に係る縦型ホール素子の構造を示す模式的な平面図である。
図２５Ｂは、第１の実施形態の第１の変形例に係る縦型ホール素子の他の構造を示す模式的な平面図である。
図２６は、第１の実施形態の第２の変形例に係る縦型ホール素子の構造を示す模式的な断面図である。
図２７は、第１の実施形態の第３の変形例に係る縦型ホール素子の構造を示す模式的な断面図である。
図２８は、第１の実施形態の第３の変形例に係る縦型ホール素子の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
図２９は、第２の実施形態に係る縦型ホール素子の構造を示す模式的な断面図である。
図３０は、第３の実施形態に係る縦型ホール素子の構造を示す模式的な断面図である。
図３１は、第３の実施形態に係る縦型ホール素子の他の構造を示す模式的な断面図である。
図３２は、第３の実施形態の変形例に係る縦型ホール素子の構造を示す模式的な断面図である。
図３３は、その他の実施形態に係る縦型ホール素子の構造を示す模式的な断面図である。
【０００７】
［詳細な説明］
次に、図面を参照して実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【０００８】
また、以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための装置又は方法を例示するものであって、構成部品の形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この実施形態は、特許請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【０００９】
第１の実施形態に係る縦型ホール素子１は、図１に示すように、相互に対向する第１面２０１と第２面２０２で両面が定義された第１半導体層２０と、第１面２０１の上方に配置された第１感磁層３０１および第２感磁層３０２Ａ、３０２Ｂを備える。以下において、第２感磁層３０２Ａと第２感磁層３０２Ｂのそれぞれを限定しない場合は「第２感磁層３０２」と表記する。第２感磁層３０２は、第１感磁層３０１から離隔した位置で第１面２０１の上方に配置されている。また、第１感磁層３０１と第２感磁層３０２のそれぞれを限定しない場合は、「感磁層３０」と表記する。感磁層３０と第１半導体層２０は電気的に接続されている。
【００１０】
感磁層３０は、底面が第１面２０１に対向し、側面が第１面２０１と交差する方向に延伸するメサ形状である。図１に示すように、感磁層３０の側面は露出している。図１に示す感磁層３０の底面から底面に対向する上面に向かう方向は、第１面２０１に対して垂直である。ただし、感磁層３０の底面から上面に向かう方向は、第１面２０１に対して垂直ではなく斜めであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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