专利名称：横向型霍尔器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及横向型霍尔器件。
图1A是具有4个引线端子的现有的横向型霍尔器件的俯视图，图1B是图1A所示的横向型霍尔器件在1B-1B线上切开表示的向视剖面图。图1C是把示于图1A的横向型霍尔器件在1C-1C线上切开表示的向视剖面图。在图1A～1C中，在p′型硅基板上形成了n型的活性层2。活性层2被深度达到基板1的P型3围起来，与器件的其他区域隔离。此外，在活性层2的表面上，相互面对地形成了一对n+型层41和42。在n+型41上边形成有电流供给电极51，在n+型层42上边形成了电流供给电极52。在活性层的与n+型层41，42，不同的表面上相互面对地形成有一对n+型层61，62，在n+型层61上边设有传感器电极71，在n+型层62上设有传感器电极72。
于是，电流就由两个电流供给电极51，52供给并在活性层2的表面上平行地流动，倘对此活性层2的表面加上与电流垂直的磁场，则根据洛仑兹原理，将在两个传感器电极71和72之间感应起霍尔电压Vn。
这种横向型霍尔器件，由于在半导体的表面上形成电流供给电极传感器电极的引行端子，故可以应用作为集成电路制造方法的平面技术廉价地进行制造。此外，从减少无磁场时所产生的偏移(offset)电压的观点考虑，有时候横向型霍尔器件采用在同一基板上把多个横向型霍尔器件配置为互相倾斜90度并把各个器件的电流供给电极、传感器电极并列地结线的那种正交连接。在采用正交过接时，各个横向型霍尔器件彼此之间必须互相进行器件隔离，而示于图1A～1C的横向型霍尔器件形成为器件隔离非常易于形成的构造。
在此，我们来看一看在这种横向型霍尔器件的电流供给电极51，52之间加上电压Vin时的情况。图2A～2C是一些特性图，它们示出了Vin为0、正、负偏置时的图1A中的1B-1B线剖面的电位分布Ψ1B、D-D线剖面的电位分布ΨD、和活性层2与P型层3之间的Pn结里的耗尽层区域的宽度Wj。图2A示出的是Vin＝0的时候，图2B示出的是Vin＞0的时候，图2C示出的是Vin＜0的时候。另外；在Vin＜0的情况下，为使得在pn结部分没有电流流动，必须给P型3加上负的偏置电压。
Vin＝0的情况下，在1B-1B线剖面上，电位0的能级与费米能级(F.L)一致，Ψ1B整体性地为正，且n+层41，42，61的部分高、活性层2的部分低。而在D-D线剖面上，F.L比电位0低一个用VR表示的额度那么大的量，ΨD比其F.L要低。而且，Wj为恒定。
Vin＞0的情况下，在1B-1B线剖面上，电流供给电极52一侧的F.L比电位0上升用Vin所表示的那么大的量，Ψ1B整体性地比其F.L变高。为此，耗尽的宽度Wj扩展F.L所上升的量。D-D线剖面的电位分布ΨD与Vin＝0时相同。
在Vin＜0的情况下，与Vin＞0时正好相反。就如从图2B-2C所知道的那样，Vin为正的时候耗尽层的区域就扩展，在Vin为负的时候，反过来，耗尽层区域将变窄。
考虑比如说给P型层3加上-2V，给电流供给电极5加上±2V的电压时的情况。假定电压为0时的耗尽层区的宽度Wj为0.7μm，则加上电压时的Wj将变大成1.79μm。而耗尽层的扩展也随霍尔电压Vn而变。还有，在图2A～2C中，画出的是活性层2与P型层3之间的Pn结部分的耗尽层的变化，但由于在基板1与活性层2之间的Pn结部分上也加有偏压，故该Pn结部分的耗尽层也要变化。这种耗尽层的变化将引起电流以通路的宽度即器件的电阻的变化，并将产生使霍尔灵敏度对磁场的直线性遭受损害的问题。例如，图3是对于示于图1A～1C的横向型霍尔器件，以把输入电压1V时的霍尔电压Vh与原点连成的直线为基准，使霍尔电压Vn对此直线的偏离与输入电压相对应而画成的图。如图所示，霍尔电压的偏离与输入电压的大小成比例地急剧地变大了。
此外，当加上上述那种±2V的电压时，假定器件的宽度为100μm，则器件的电阻将以几个百分点的量级发生变化。
为了防止这样的电阻变化，人们考虑过比如说在活层2的部分表面上形成P型，并用加于此P型层上的电压对Vin或Vn加以反馈以减小耗尽层变化的方法等等。但是，用这种方法时，存在着需要有复杂的外部电路，此外，对Vin的快速的变化不能响应等缺点。
此外，在把横型霍尔器件应用于电度表之类的功率量检测等情况下。由于是交流功率，故必须对一个横向型霍尔器件的一对电流供给电极交互地加上正负电压。就是说在一对电流供给电极之间流动的电流方向要相应于交流电力的频率而变化。还有，在加到电流供给电极上的电压被用为在正的时候和在负的时候不一样的情况下，由于存在于活性层和基板与器件隔离区结之间的耗尽层的伸展将发生变化，故霍尔特性也将变得不同。就是说，将产生霍尔特性对极性的依赖性、对电压绝对值的依赖性。在这种情况下，虽然人们也考虑了加厚活性层的厚度以抑制上述影响的情况，但在这种情况下对感应霍尔电压Vn有贡献的电流成分减小了，因而霍尔灵敏度降低了。此外，在活性层的厚度非常厚的情况下，器件的隔离扩散将会变为非常地不现实，而且器件隔离扩散所引起的横向扩散将变大，横向型霍尔器件的图形形状在精度上就成了问题。
另一方面，作为左右横向型霍尔器件的性能的主要因素有在未加磁场时产生的上述偏移电压。作为偏移电压的产生原因，可以认为是由于由横向型霍尔器件中的两个电流供给电极和两个传感器电极构成的4端电桥的不平衡。比如，假如在各电流供给电极端子与各传感器电极端子之间的电阻值相等。则传感器电极间的电位将变为零，但电阻值不同时则将产生电位。作为这种电阻值的偏离，人们所熟知的有因电流供给电极和传感器电极的非对称性，或因从外部加到横向型霍尔器件上的应力在硅单晶中所产生的压电效应使电阻值部分地不一样等等。为了减小这种偏移电压，迄今为止人们提出了各种各样的方案。前边说过的正交连接就是其有力的一种方法。但是，这种方法至少需要形成多个霍尔器件，而且不能使偏移电压完全去掉。对一且产生了的偏移电压很难从外部直接进行补偿调整。
如上所述，在现有的横向型霍尔器件中，存在着因从基板和器件隔离区向活性层一侧进行的耗尽层的伸展产生变化使霍尔灵敏度的直线性受到损害的问题，此外，还存在着难于对由一对电流供给电极和一对传感器电极构成的四端电桥的电阻值的偏离所产生的偏移电压进行补偿的问题。
本发明的目的是提供一种横向型霍尔器件，这种霍尔器件与现有的霍尔器件相比有优良的霍尔灵敏度直线性，此外还可以确实地进行偏移补偿。
为了实现上述目的，在本发明所涉及的横向型霍尔器件中，特征是具备有基板(1)、在此基板形成的第1导电型活性层(2)、形成为把该第1导电型活性层围起来且深度达到上述基板的第1个第2导电型半导体层(3)、在上述第1导电性活性层表面上相互隔一规定的距离而选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层(41，42)、在此一对的第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极(51，52)、在与上述第1导电型活性层的表面的上述第1个第1导电型半导体层不同的位置相互隔开一规定的距离而形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层(61，62)、在该一对的第2个第1导电型半导体层上边个别地形成的传感器电极(71，72)、在上述第1导电型活性层的表面上与上述第1和第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多数个第2个第2导电型半导体层(82-83，101～103)。
这样一来，采用对多个第2个第2导电型半导体层的每一个加上电位的办法，就可以使得在该第2个第2导电型半导体层的周围的第1导电型活性层的电位差变成为大体上恒定。因此，可以使得从本身为器件隔离区的第1个第2导电型半导体层伸向第1导电型活性层一侧的耗尽层的宽度不依赖于输入电压，从而可以保持霍尔灵敏度的直线性，即可以保持霍尔灵敏度对输入电压的依赖性。
此外，在本发明所涉及的第2横向型霍尔器件中，其特征是具备有第2导电型的基板(1)；在此基板上形成的第1导电型活性层(2)、形成为把该第1导电型活性层包围起来且深度达到上述基板的第2导电型半导体层(3)；在上述第1导电型活性层表面上互相隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层(41，42)；在此成对的第1个第1导电型活性层表面上分别形成的电流供给电极(51，52)；在上述第1导电型活性层的表面上与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层(61，62)；在该成对的第2个第1导电型半导体层上分别形成的传感器电极(71，72)；在上述第1导电型活性层与上述基板之间选择性地或整个面地形成的具有比上述第1与导型活性层低的电阻的第3个第1导电型半导体层(19)。
这样一来，通过采用在第1导电型活性层与基板之间形成其电阻比第1导电型活性层低的第3个第1导电型半导体层的办法，就可以抑制耗尽层从基板向第1导电型活性层一侧的伸展，从而可以改善霍尔灵敏度对输入电压的依赖性和偏移电压对输入电压的依赖性及输入电压的极性依赖性。
再有，本发明所涉及的第3横向型霍尔器件的特征是具备有基板(1)；已形成于该基板上第1导电性活性层(2)；已在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层(41，42)；已个别地形成于该成对的第1个第1导电型半导体层上的电流供给电极(51，52)；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层(61，62)；在此成对的第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极(71，72)；被形成为把上述第1导电型活性层包围起来且深度达到上述基板的器件隔离层(22)以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜(21)。
还有，器件隔离层，比如可用绝缘体或者第2个第2导电型半导体层形成。此外，第1导电型活性层的厚度，令人满意的是处于0.5-9μm的范围之内，而绝缘膜(21)的厚度理想的是在0.3-2μm的范围内。
这样一来，通过用由绝缘体或第2导电型半导体层构成的器件隔离层把第1导电型活性层包围起来并在第1导电型活性层与基板之间形成绝缘膜，就可以确实地抑制耗尽层从基板向第1导电型活性层一侧的伸展。因而改善霍尔灵敏度对输入电压的依赖性和偏移电压对输入电压的依赖性和输入电压的极性依赖性。此外，借助于把第1导电型活性层的厚度作成为0.5-9μm的范围之内的办法，可以得到良好的相对灵敏度。再有，借助于把绝缘膜的厚度作成为在0.3-2μm的范围之内的办法，可以得到对寄生MOS晶体管的动作抑制和防止SOI大片的挠曲。
另外，本发明所涉及的第4横向型霍尔器件的特征是具备有第2导电型基板(1)；在该第2导电型基板上形成的第1导电型活性层(2)；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层(41，42)；在该成对的第1个第1导电型半导体基板上个别地形成的电流供给电极(51，52)；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层(61，62)；在该成对的第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极(71，72)；在上述第1导电型活性层与上述第2导电型基板之间形成的第3个第1导电型半导体层(24)，在该第3个第1导电型半导体层上选择性地形成的其电阻比上述第1导电型活性层低的第1个第2导电型半导体层(25)。在第4横向型霍尔器件中，形成了深度达到上述第1个第2导电型半导体层的第2个第2导电型半导体层(23)，使得从上述第1导电型活性层表面把上述第1和第2个第1导电型半导体层包围起来。
于是，通过用其电阻比上述第3个第1导电型活性层低的第1个第2导电型半导体层和第2个第2导电型半导体层在下方和侧面把第1导电型活性层围起来，并介以第1和第2个第1导电型半体层在该被围起来的第1导电型活性层部分上边设以电流供给电极和传感器电极的办法。就可以抑制耗尽层从基板向第1导电性活性层一侧的伸展。因此，和上述一样，霍尔灵敏度对输入电压的依赖性得以被改善。
此外，本发明所涉及的第5横向型霍尔器件的特征是具备有基板(1)；形成于该基板上的第1导电型活性层(2)；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层(41，42)；在该成对的第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极(51，52)；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层(61，62)；在该成对的第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极(71，72)；在上述第1导电型活性层表面上与上述第1和第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多个第2导电型半导体层(26)；在该第2导电型半导体层上个别地形成的栅极电极(27)；形成为使得把上述第1导电型活性层围起来且深度达到上述基板上的器件隔离层(22)，以及形成于上述第1导电型活性层与上述基板之间的绝缘膜(21)。
此外，各第2导电型半导体层(26)形成于从把上述成对的第1个第1导电型半导体层(41，42)相互的中心连接起来的直线与把上述成对的第2个第1导电型半导体层(61，62)相互的中心连接起来的直线的交点脱离开来的位置上。详细地讲，各第2导电型半导体层(26)，形成于脱离开把上述成对的第1个第1导电型半导体层(41，42)相互的中心连成的直线的位置，同时，形成于脱离开把上述成对的第2个第1导电型半导体层(61，62)的相互的中心连接起来的直线的位置上。
这里，通过在第1导电型活性层表面上设置1个以上的用于构成结栅极的第2导电型半导体层并给其以电位，耗尽层在第1导电型活性层中扩展，而电流通路发生变化能够起着抑制耗尽层从上述基板向第1导电型活性层伸展的作用的同时，可以确实地对偏移进行补偿。
还有，第1导电型活性层的厚度理想的是处于3.5～6μm的范围以内，第2导电型半导体层的厚度理想的是在1μm以下。此外，第1导电型活性层的厚度与上述第2导电型半导体层(26)的差(tVG-tGate)理想的是在2-5μm的范围以内。另外，器件隔离层，比如说由绝缘体或第2个第2导电型半导体层形成。
于是，借助于把第1导电型活性层的厚度作成为在3.5-6μm的范围以内，并把第2导电型半导体层的厚度作成为1μm以下的办法，就可以阻止灵敏度的降低。另外，借助于把第1导电型活性层的厚度与上述第2导电型半导体层(26)的厚度的差(tvG-tGate)作成为在2-5μm的范围之内以谋求器件构造最佳化的办法，可以阻止相对灵敏度的降低和偏移电压调整功能的降低。
再有，本发明涉及的第6横向型霍尔器件的特征是具有第1导电型基板(1)；在该第1导电型基板上形成的第1导电型活性层(2)；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层(41，42)；在该成对的第2个第2导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极(51，52)；在上述第1导电型活性层表面与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层(61，62)；在该成对的第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极(71，72)；形成于上述第1导电型活性层与上述第1导电型基板之间的第1个第2导电型半导体层(24)；被形成为从上述第1导电型活性层表面深度达到上述第1个第2导电型半导体层以把上述第1和第2个第1导电型半导体层包围的第2个第2导电型半导体层(23)，并使上述第1个第2导电型半导体层的厚度处于1.5-3μm的范围内。
在此，借助于应用第1导电型基板，与本发明所涉及的第4横向型霍尔器件相比，可以省去与第1导电型活性层接连且与基板为同一导电类型的半导体层。此外，还可以得到与本发明所涉及的第4横向型霍尔器件的效果相同的效果。
此外，本发明所涉及的第7横向型霍尔器件的特征是具备有在本发明所涉及的第3横向型霍尔器件中，在被器件隔离层(28)包围起来的上述第1导电型活性层上边形成的栅极绝缘膜(29)和在此栅极绝缘膜上与上述各电流供给电极和上述各传感器电极不同的位置形成的多个栅极电极(27)。
这样一来，即使在本发明所涉及的第3横向型霍尔器件的第1导电型活性层表面上形成1个以上的MOS构造，并对其MOS构造的栅极端子加上电位，也可得到与本发明所涉及的第5横向型霍尔器件的效果相同的效果。
此外，本发明所涉及的第8横向型霍尔装置的特征是具备有4个上述第5或第7横向型霍尔器件，且上述各横向型霍尔器件被配置为互相倾斜90度、上述各横向型霍尔器件的互相对应的电流供给电极(51，52)之间并列地正交连接、上述各横向型霍尔器件的互相对应的传感器电极(71，72)彼此之间并列地正交连接，上述各横向型霍尔器件的栅极电极(27)彼此之间任意地连接。
在这里，通过把第5或第7横向型霍尔器件的各自的各1对电流供给电极和各1对传感器电极分别并列地进行正交连接，并把上述第2导电型半导体层彼此间或上述各栅极电极彼此间任意地进行连接，同时给以所要求的电位，就可以选择偏移电压调整的变化的程度和幅度，因而可更准确地进行偏移补偿。
还有，本发明所涉及的第9横向型霍尔器件的特征是该器件是前述说过的第5或第7横向型霍尔器件，借助于使正比于被测定系统电压的电流在上述一对电流供给电极之间流动、加上与被测定系统的电流成正比例的磁场、并在上述一对传感器电极之间输出与被测定系统的电压与电流之积成正比例的霍尔电压的办法，可以用作电力检测器件。
在此，通过利用其电流和电压的乘法运算功能把前边说过的第5或第7横向型霍尔器件用作电力检测器件，可以高精度地测定被测定系统的电力值。
图1A是现有横向型霍尔器件的俯视图。
图1B是图1A的横向型霍尔器件的1B-1B线向视剖面图。
图1C是图1A的横向型霍尔器件的1C-1C线向视剖面图。
图2A是图1A的横向型霍尔器件的VIN＝0时的特性图。
图2B是图1A的横向型霍尔器件的VIN＞0时的特性图。
图2C是图1A的横向型霍尔器件的VIN＜0时的特性图。
图3是现有的横向型霍尔器件中的霍尔电压对直线性的偏离与输入电压的对应关系图。
图4A是本发明的第1实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图4B是图4A的横向型霍尔器件的4B-4B线向视剖面图。
图4C是图4A的横向型霍尔器件的4C-4C线向视剖面图。
图4D是图4A的横向型霍尔器件的4D-4D线向视剖面图。
图5是同一实施形态中的横向型霍尔器件的电极布线的模式图。
图6A是同一实施形态中的横向型霍尔器件的VIN＝0时的特性图。
图6B是同一实施形态中的横向型霍尔器件的VIN＞0时的特性图。
图6C是同一实施形态中的横向型霍尔器件VIN＜0时的特性图。
图7是本发明的第2实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图8A是本发明的第3实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯施视图。
图8B是图8A的横向型霍尔器件的8B-8B线向视剖面图。
图9本发明的第4实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图10A是本发明的第5实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图10B是图10A的横向型霍尔器件的10B-10B线向视图。
图11A是本发明的第6实施形态涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图11B是图11A的横向型霍尔器件的11B-11B线向视图。
图12是同一实施形态所涉及的横向型霍尔器件的输入电压与偏移的关系图和比较例。
图13A是同一实施形态所涉及的横向型霍尔器件的变形例的俯视图。
图13B是图13A的横向型霍尔器件的13B-13B线向视图。
图14示出了同一实施形态所涉及的横向型霍尔器件的相对灵每度对活性层厚度的变化。
图15A是本发明的第7实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图15B是图15A的横向型霍尔器件的15B-15B线向视图。
图16A是同一实施形态所涉及的横向型霍尔器件的变形例的俯施视图。
图16B是图16A的横向型霍尔器件的16B-16B线向视图。
图17A是本发明的第8实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图17B是图17A的横向型霍尔器件的17B-17B线向视图。
图18A是本发明的第9实施例所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图18B是图18A的横向型霍尔器件的18B-18B线向视图。
图19是同一实施形态所涉及的横向型霍尔器件中通过改变栅极电压调整偏移电压的实验结果。
图20是以相对灵敏度的变化示出的同一实施形态所涉及的横向型霍尔器件中的活性层厚度与导电型扩散层的深度的关系。
图21示出的是同一实施形态所涉及的霍尔器件的霍尔电压对直线性的偏离与输入电压Vn的关系。
图22A是同一实施形态的变形例所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图22B是图22A的横向型霍尔器件的22B-22B线向视剖面图。
图23A是本发明的第10实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。
图23B是图23A的横向型霍尔器件的23B-23B线向视剖面图。
图24是一结线图，它示出了用图18A，18B的4个横向型霍尔器件进行正交连线并可以从外部调整偏移电压的第11实施形态。
图25的电路图示出了用各实施形态的任何一个横向型霍尔器件构成电度表的例子。
以下边参照附图边说明发明的实施形态。
第1实施形态图4A是本发明的第1实施形态所涉及的霍尔器件的俯视图，图4B是把图4A所示的横向型霍尔器件在4B-4B线上切开所表示的向视剖面图。图4C是把示于图4A的横向型霍尔器件在4C-4C线上切开表示的向视剖面图，图4D是把示于图4A的横向型霍尔器件在4D-4D线上切开表示的向视剖面图。在图4A-4D中，在P-型硅基板1上已形成了n型的活性层2。活性层2被深度达到基板1上的P型层3包围与器件的其他区域进行隔离。此外，在活性层2的表面上已相对地形成了1对n+型层41、42。在n+型层41的上边形成了电流供给电极51，在n+型层42上边形成了电流供给电极52。在活性层2的与n+型层41，42不同的表面上互相面对面地形成了一对n+型层61，62、n+型层61上边设有传感器电极71、在n+型层72上边设有传感器电极72。
在比n+型62往外的活性层3的表面上形成了1列深度未达到基板1的P型层81，82，83。在P型层81上边形成了电极91，在P型层82上边形成了电极92、在P型层83上边形成了电极93。同样，在n+型层61的外侧的活性层3的表面上形成了1列P型层101，102，103、并在其上边分别形成了电极111，112和113。各P型层81～83被配置为与基板1和其他的P型层81～83相互离开某一距离以避免与从自己P型层81～83扩展的耗尽层与基板1或其他的P型层81-83相连。
此外，为了使霍尔灵敏度做得最大，把电流供给电极5的宽度W与两个电流供给电极51，52间的距离L之比L/W设计为接近于1。具体地说，宽度W和距离L约为120μm，理想的是约10～1000μm。其理由是，当宽度W和距离L小于10μm时，在制造工序时套刻偏差将变大因而偏移偏差将变大，这是不希望的。此外，当宽度W和距离L大于1000μm时，因器件电阻变小因而损耗变大，且芯片面积变大，是令人不满意的。此电流供给电极51，52的宽度W和距离L的尺寸，对于第2实施形态以下的各实施形态也是共同的。
示于图4A-4D的横向型霍尔器的电极间的布线例子模式性地示于图5。在电流供给电极51、电极91，92，93、电流供给电极52之间，分别用高阻值的电极121，122，123，124进行连接。同样，在电流供给电极51、电极111，112，113、电流供给电极52之间分别用高阻值的电阻131，132，133，134进行连接。此外，在电流供给电极52和电极93之间接有可变电源141、在电流供给电极52与电极113之间接有可变电源142。还有，在电流供给电源51，52之间连接有给出Vin的可变电源15。而在传感器电极71，72之间接有用之检测霍尔电压Vn的电压表16。
图6A～6C的特性图示出了把电压Vin加到这种横向型霍尔器件的电流供给电极51，52之间时的图4A中的4B-4B线剖面的电位分布Ψ4B、4C-4C线剖面的电位分布Ψ4C和活性层2与P型层3之间的Pn结部分中的耗尽层区的宽度Wj。图6A示出的是Vin＝0时，图6B示出的是Vin＞0时，图6C示出的是Vin＜0时的情况。
在Vin＝0的情况下，Ψ4B与示于图2A的Ψ1B相同，但在Ψ4C中，n型层2的电位变得比电位0高，而P型层81～83的电位将变得比电位0低。于是，耗尽层将取与P型层81～83分别对应的形状。
在Vin＞0时，Ψ4B，Ψ4C都是电流供给电极52一侧的F.L比电位0变高一个Vin那么大的量。这时，P型层81～83的电位将比例子Vin而变高。结果是耗尽层的宽度W在电流供给电极52一侧扩展了而在电流供给电极51一侧则变窄了。因而在这种情况下，变化的仅仅是Vin＝0中的耗尽层的形状，作为耗尽层整体的区域却几乎没有扩大。对于+2V的外加电压最多约为2％。
在Vin＜0的情况下，电位上升的一侧的电流供给电极变为与Vn＞0时的情况相反，但这时耗尽层的整体的区域也几乎没有扩大。
因而，在4B-4B线，4C-4C线的剖面方向上的耗尽层整体的扩散成为几乎不依赖于Vin。其结果是器件的电阻几乎不变，霍尔灵敏度的直线性得以被保持。此外，由于这种横向型霍尔器件可以用电源141，142把电位差给予电极91，92，93之间和电极112，112，113之间，所以在电极91～93一侧和电极111～113一侧可设定不同的Wj。因此，可以抵消在传感器电极61，62之间产生的不平衡电压。
第2实施形态图7是本发明的第2实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图。在图7中对于和图4A-4D相同的部分赋以同一标号，在以下的图中也都相同。这种横向型霍尔器件与图4A-4D的横向型霍尔器件不同之处在于分别形成8个P型层81～84，101～104，然后与此相应形成8个电极91～94，111～114这一点。此外还有一点不同之处是这些各个P型层81～84，101～104及各电极91～94，111～114不是在传感器电极71，72的外侧而是在两个电流供给电极51，52之间，形成于与传感器电极71，72大体上同一直线上、且把电极92，93和电极112，113形成为分别把传感器电极72和71的一半包围起来。
在横向型霍尔器件中，由于当n+层61，62处于电流通路内部时灵敏度将降低，故可以用示于图7的上述构造来谋求灵敏度的改善。
第3实施形态图8A是本发明的第3实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图，图8B是把示于图8A的横向型霍尔器件在8B～8B线上切开表示的向视剖面图。这种横向型霍尔器件与示于图4A～4D的横向型霍尔器的不同之点是在被电流供给电极5和电极9，11所围起来的区域内设置4个P型层171，172，173，174，并与各P型层171～174相对应地设有电极181，182，183，184。还有一个不同之点是在基板1与活性层2之间设有n-型层19。由于用此n-层19、使得从基板1伸展出来的耗尽层仅仅对n-层19内有影响而对活性层2则变得没有影响，故可以使测定灵敏度恒定。
而且，通过采用使电位以电流供给电极51、电极181，183、电极182，184、电流供给电极52的顺序固定为升高或固定为降低的办法，就可以抑制耗尽层在对于沿8B-8B线切开所示的剖面垂直的方向上的扩展。
此外，各P型层171～174用从器件的上表面上进行的杂质扩散形成，但当此扩散深度tGate近于活性层2的厚度tvG时、将使灵敏度下降。因而tGate理想的是尽可能的浅，比如说使其深度小于1μm。
另外，由于各P型层171～174的面积大的时候将使器件电阻增大使灵敏度下降。所以各P型层171～174上的各电极181～184的长度LG和宽度WG希望在设置电极181～184的有效的范围内设计得尽可能的小。具体地说，使长度LG约为30μm。理想的是小于50μm，宽度WG约为30μm，理想的是小于50μm。
再有，当活性层2的厚度tvG与n+层41，42，61，62的扩散深度比过于厚时，将使之产生对霍尔电压Vn没有贡献的纵向电流成分并使灵敏度下降，所以理想的是3.5～6μm左右。还有，“扩散深度tGate理想的是像1μm以下这样地尽可能的浅，活性层2的厚度tVG理想的是3.5-6μm这样的关系”并不限定于本实施形态，对其他的各实施形态也是共同的。
第4实施形态图9是第4实施形态所涉及的横向型霍尔器件的构造图，具体地说是示于图8A的横向型霍尔器件在8B-8B线切开后表示的向视剖面图。这种横向型霍尔器件与示于图8B的横向霍尔器件的不同之处是不用图8B的n-层19，而如图9所示，代之以在基板1与活性层2之间设以氧化硅膜20。用此氧化硅膜20活性层2与基板1电绝缘的结果是几乎可以除掉源于耗尽层的扩展而产生的对活性层2的影响。
第5实施例图10A是本发明的第5实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图，图10B是把示于图10A的横向型霍尔器件在10B-10B线上切开所示的向视剖面图。这种横向型霍尔器件在基板1(P型，电阻率2-6Ω·cm，厚度约625μm)和在此基板1上边形成的由与基板1相反的导电型构成的活性层(n型，电阻率1.5～2.5Ω·cm，厚度约5μm)之间，选择性地或整个面地形成了与活性层2为同一导电类型且电阻比活性层2低半导体层19(n型，电阻率0.001Ω·cm)。
这样一来，在基板1与活性层2之间加有偏压之际，尽管耗尽层向基板1一侧和活性层2一侧扩展，但由于半导体层19电阻低，高浓度(～1020cm-3)，故可以抑制向活性层伸展的耗尽层。此外，借助于此，可以提高相对灵敏度、偏移电压，输入阻抗等霍尔诸特性对于输入电压的直线性的同时，有关对于所施加于一对电流供给电极51，52上的电压的正负以及不同正负电压值的霍尔诸特性，能够抑制加到基板1与活性层2之间的偏压的影响而产生的变动。
再有，作为半导体层19的厚度，从吸收耗尽层的扩展且控制形成时的侧面扩散长度的观点来说希望为约0.5～3μm。此外，在活性层2和P型层3的上边形成有2层的SiO2膜41和42，但作为下层的SiO2膜42理想的是约500μm，而作为上层的SiO2膜41，理想的是约3000～5000μm。
第6实施形态图11A是本发明的第6实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图，图11B是示于图11A的横向型霍尔器件在11B…11B线上切开后所示出的向视面图。这种横向型霍尔器件应用了在基板1(P型，电阻率2-6Ω·cm)和活性层2(n型，电阻率1.5～2.5Ω·cm)之间已形成了绝缘膜(SiO2)的SOI基板。器件隔离层22(宽度1μm)可以用沟道(trench)器件隔离进行的电介质隔离形成，也可用Pn结隔离(P型表面浓度～1018cm-3)形成。借助于绝缘膜21，耗尽层完全不向活性层2扩展、而且避免因基板1与活性层2之间的电位差而引起的上述霍尔诸特性的变动。在用电介质隔离形成器件隔离层22时，还可避免从侧面伸向活性层2的耗尽层的影响。再者，作为绝缘膜层21的厚度，从抑制寄生MOS晶体管的动作和防止SOI大片挠曲的观点说，希望为0.3～2μm。此外，在示于图13A的横向型霍尔器件中，如图13B所示，在用Pn结隔离元件隔离层作为P型层3时，为了抑制上面说过的来自侧面的耗尽层扩展所产生的影响，也可以设从具有比电流供给电极51，52传感器电极71，72的n+型层41，42，61，62(深度约0.5μm)还深的扩散长度的保护环23(P型)，使得从活性层2的表面包围电流供给电极51、52、传感器电极71、72。作为保护环23的深度，必须为活性层2的深度的1/2以上而且达不到绝缘膜层21。图12示出了应用了本实施形态的SOI基板时的偏移电压Voff对输入电压Vin的依赖性。与现有构造相比，可以把Voff对Vin的变化抑制到极其之小的1mV之下。
在此，在图14中，示出了相对灵敏度对活性层2的厚度tVG的变化。如图所示，可知在活性层2的厚度tVG的值约4μm时可以得到最高的相对灵敏度。另一方面，当相对灵敏度太低时，与噪声就分辨不清了，分辨率下降。因此，相对灵敏度理想的是6.5mV/KG.V，在这种情况下，厚度tVG将变为9μm以下。但是，当厚度太薄时，在活性层2和绝缘膜层21的界面下将产生载流子的表面散射并使迁移率下降，所以厚度tVG理想的是大于0.5μm。
第7实施形态图15A是本发明的第7实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图，图15B是示于图15A的横向型霍尔器件在15B-15B线上切开所示的向视剖面图。这种横向型霍尔器件在基板1(P型，电阻率2-6Ω·cm)的上边外延形成具有与基板1相反的导电类型的半导体层24(n型，电阻率1.5～2.5Ω·cm、厚度1.5～5μm)，在此半导体层24的表面上选择性地形成与基板1为同一导电类型的半导体层25(P型，电阻率0.05～0.1Ω·cm、厚度0.5～3μm)，在这两个半导体层24，25的上边外延形成与基板1的导电类型相反的活性层2(n型，电阻率1.5～2.5Ω·cm，厚度5μm)。
此外，从活性层2的表面到达半导体层25选择性地形成了与基板1为同一导电类型的保护环23，使得把形成于活性层2上形成的一对电流供电极51，52所用的n+型层41，42(n型，电阻率0.001Ω·cm)和一对传感器电极71，72所用的n+型层(n型，电阻率0.001Ω·cm)包围起来。因此如前述那样，就可以抑制因在基板1与活性层2之间以及在器件隔离区3与活性层2之间所加上的偏置电压的影响而产生的霍尔诸特性的变动。在该第7实施形态中，在基板1为n型的情况下，如图16A，16B所示，可以省掉与基板1为同一导电类型的半导体层25。在这种情况下，作为半导体层24，理想的是P型，电阻率在1.5～4.5μm的范围之内，厚度在1.5～3.0μm的范围之内。
第8实施形态图17A是本发明的第8实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图，图17B是示于图17A的横向型霍尔器件在17B-17B线上切开示出的向视剖面图。本实施形态被构成为把基板1的电阻值与活性层2比较增大了约2-4个数量级(基板的杂质浓度下降，电阻率为200-400Ω·cm)，且使耗尽层伸向基板1一侧，这样来抑制耗尽层向活性层2一侧扩展。
第9实施形态图18A是本发明的第9实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图、图18B是示于图18A的横向型霍尔器件在18B-18B线上剖开而示出的向视剖面图。本实施形态的器件是可从外部调整偏移电压的器件。在图18A，18B中，采用了上述第6实施形态(图11A，11B)的构造。即变成为这样的构造在示于图11A，11B的构造基础上再加上在1对电流供给电极51，52和1对传感器电极71，72所夹持的活性层2的区域内，从活性层2的表面上选择性地形成1个到多个与活性层2不同的导电型扩散层26(表面浓度～1018cm-3、深度约0.35μm)，并在其上边设置上栅极(电极)端子27。
倘采用这种构造，则在从外部给栅极端子27加上电压时，耗尽层将伸向活性层2中去并使在电流供给电极51，52之间流动的电流的流路变化，使偏移电压可以进行调整。还有在这种霍尔器件中，必须纠正由于在由一对电流供给电极51，52、一对传感器电极71，72构成的等效的4端电桥中的端子之间的电阻值的非对称性而在一对传感器电极71，72之间产生的电位差，具体地说，必须在从把两个电流供给电极51，52的中心和中心连接起来的直线与把两个传感器电极71，72的中心和中心连接起来的直线的交点(活性层2的中心)偏离开来的位置上配置栅极端子27。
在这种情况下，由于横向型霍尔器件的图形的对称性受到破坏，故与上述第5到第8实施形态一样，必需采取对策抑制因加于基板1与活性层2上的电位差而引起的耗尽层向活性层2一侧的扩展。就是说，由于即使给栅极端子27加上固定电位，也会由于基板1与活性层2之间的耗尽层的变化而变得不能有效地起作用了。图19示出了加在栅极端子27上的栅极电压与被调整过的偏移电压的关系。通过给栅极端子27加上电位的办法，可以使编移电压容易地变化。如用该数据，则可以0.8mv/V的比率来调整偏移电压。此外，对于活性层2的厚度(tVG)和导电型扩散层26的深度(tGate)，在与霍尔特性的关系中存在着最佳值。因而，作为(tVG-tGate)的理想的范围，从希望相对灵敏度为6.5以上这件事考虑，将变成为3.5-6μm。即，活性层2的厚度tVG与导电型扩散层26的深度tGate相比为非常厚的情况下，会使对霍尔电压的产生有贡献的电流减少，使相对灵敏度降低，此外，还使栅极电压的偏移电压的调整作用显著地降低。
另一方面，在活性层2的厚度tVG与导电型扩散层26相比非常薄的情况下，由于导电型扩散层26的存在霍尔电流的流路受到妨碍。所以将使相对灵敏度下降和编移电压的增加。图20示出了相对灵敏度对活性层的厚度与导电型扩散层26的深度之差的变化。根据图20，作为把相对灵敏度作成为5以上的(tVG-tGate)的范围已被确认为2-5μm。而在(tVG-tGate)的值为3.8μm的时候，存在着最高的相对灵敏度的值。要想把(tVG-tGate)的值作成为3.8μm，比如说在tGate变成0.75μm的情况下，把tVG作成为4.55μm是令人满意的。
此外，图21是与示于图18A，18B的横向型霍尔器件有关，并以把输入电压为2V时的霍尔电压与原点连接起来的直线作为基准，使霍尔电压Vn对此直线的偏移与输入电压相对应而画出的曲线图。如图所示，在输入电压为0-2V的范围之内。可以把霍尔电压Vn的偏离抑制到0.2％以内。
其次，图22A，22B示出的是该第9实施形态变形例，是形成了4个导电型扩散层26的横向型霍尔器件。这种横向型霍尔器件形成有4个栅极端子27。
这种横向型霍尔器件与示于图18A，18B的具有两个栅极端子27的器件不同，可以构成4端桥路，故可以更稳定且更正确地调整偏移电压。
第10实施形态图23A是本发明的第10实施形态所涉及的横向型霍尔器件的俯视图、图23B是示于图23A的横向型霍尔器件在23B-23B线上剖开而示出的向视剖面图。本实施形态的器件，在从外部调整偏移电压的方式中，没有应用上述第9实施形态的Pn结构造的栅极而代之以应用MOS构造。即，本实施形态的器件把活性层2做得薄至1μm以下，并在器件隔离区中采用应用了LOCOS氧化膜28的隔离法。为了从外部调整偏移电压，在由一对电流供给电极51，52和一对传感器电极71，72所挟着的活性层2的表面区域上形成了1个到多个MOS构造。MOS构造中，应用了膜厚10nm的栅极氧化膜29和多晶硅栅极的栅极电极30。活性层2采用n型、埋层氧化膜31的膜厚做成为0.5μm。这里，在栅极电极30上边加有负电位、在SiO2/Si界面上形成了P沟。由于活性层2薄，故当给栅极电极30加上电压时，得以容易地使电流通路产生变化，从而可以调整偏移电压。
第11实施形态图24是本发明的第11实施形态所涉及的横向型霍尔装置的俯视图。本实施形态借助于把4个横向型霍尔器件配置为互相倾斜90度，并使电流供给电极51，52和传感器电极71，72各自并列地正交连接，把栅极端子27任意地进行连接并加上任意的电位的办法，使得可以从外部抑制因应力而产生的压电效应所产生的偏移电压。即使用一个栅极端子也可充分调整偏移电压，但通过把多个栅极端子27的连接进行组合，可以选择栅极端子电压、偏移电压调整的变化的程度和幅度。在示于图24的那种构造的例子中。采用了4个图18A，18B(第9实施形态)的横向型霍尔器件，且每个横向型霍尔器件的两个栅极端子27并联连接以形成G1端子和G2端子、并采用给这些端子加上外加电压的办法，使得可以调整偏移电压。用G1端子可以调整正电压区的偏移电压，而用G2端子可进行负的偏移电压调整。
还有，本实施形态的横向霍尔装置中也能够适用图23A，23B(第10实施形态)的具有MOS栅极构造的横向霍尔元件。
第12实施形态图25是把本发明的第12实施形态所涉及的上边说过的任何一种横向型霍尔器件装到家用电度表上的时候的电路图。具体说来，在图25中，采用了带栅极端子27的比如说示于图18A，18B(第9实施形态)的横向型霍尔器件。B是用磁芯等变换后的与被测定系统的电流值成比例的外加磁场。Tin是输入被测定系统的电压的电压输入端子、通常输入AC100V等的电压。电阻R4，R5构成了把被测定系统的电压变换成适合于本装置的内部电路的电平的衰减器。形成为缓冲器的第3远放OP3输出与被测系统的电压成正比例的电压V1。电压V1是有变动的交流或直流电压。
第1运放OP1是流过在一对电流供给电极51，52之间的与被测定系统的电压成正比的电流的运放，具体地说，借助于把电压V2输出到电流供给电极52上去以使电流供给电极51保持0电位的办法，使用下式所表示的电流I1流向在1对电流供给电极51，52之间的霍尔器件。
I1＝V1/R1…(1)还有，第1运放OP1的输出电压V2可用下式表示。
V2＝I1·Rin…(2)其中Rin为一对电流供给电极51，52之间的霍尔器件的电阻。
减法器32把产生于横向型霍尔器件的一对传感器电极71，72之间的霍尔电压之差(Va-Vb)K倍放大之后输入到输出端子Tout上去。由于电压差(Va-Vb)是与被测定系统的功率值成正比的值，故通过读取输出端子Tout的输出电压，就可以测定被测定系统的功率值。偏移检测器33检测出现于传感器电极71，72上的电压并给栅极端子27的一方加上用于补偿的电压以进行补偿偏移电压的反馈控制。用偏移检测器33和连接到它上边的栅极端子27的一方构成了偏移补偿电路。还有，本实施形态所涉及的霍尔器件，借助于调整由电流供给电极51与传感器电极71之间的等效电阻ra、电流供给电极51与传感器电极72之间的等效电阻rb、传感器电极71与电流供给电极52之间的等效电阻rc、传感器电极72与电流供给电极52之间的等效电阻rd等四个等效电阻ra～rd构成的电桥电路之中的等效电阻rd的办法，就可以调整偏移。此外，当用此补偿电路使一个等效电阻rd可变以进行偏移补偿时，为了使剩下的等效电阻rc可变以保持霍尔器件的电阻Rin为恒定值。所以由第2运放OP2、电阻R2，R3和栅极端子的另一方构成了输入电阻控制电路。还有，使此电阻Rin恒定的目的是为了使灵敏度恒定。
极性切换器34被设置为在电压V1为交流时，对第2运放OP2的输入将成为负反馈，并由作为比较器而起作用的第4运放OP4、倒相器35和开关SW1～SW4构成。极性切换器34借助于电压V1的正负，如下表所示，使各开关SW1～SW4通/断，把电阻R1，R3的中间接点切换连接到第2运放OP2的倒相输入端或同相输入端。<
表1第2运放OP2用于使一对电流供给电极51，52间的霍尔器件的电阻值Rin保持恒定，具体地说来，把输出电压加到栅极端子27的另一方上，使得电阻R2，R3的中间连接点保持0电位以调整活性层2中的耗尽层宽度。此外当借助于耗尽层宽度的调整，霍尔器件的电阻Rin被控制为恒定值时。流过电阻R2，R3的电流I2可用下述式(3)的关系进行调整。
I2＝V1/R2＝V2/R3…(3)在此，倘把上边说过的(2)式代入(1)式，则V2可用下述式(4)表示V2＝V1·Rin/R1…(4)此外，倘从(3)式和(4)式中消去V1，V2，则可得到(5)式。
Rin＝R1·R3/R2…(5)即，在上述那样的构成中，由第2运放OP2构成的输入控制电路无论电压V1是AC还是DC，都把输入电阻Rin控制为用(5)式所示的恒定值。
其结果是，即使把应使偏移电压补偿到零的土霍尔器件中的一个等效电阻rc作成为可变，也可消除测定灵敏度的变动
表2此表2给出了把本实施形态的横向型霍尔器件装到实际的家用电度表上时的电流特性。测定电流的范围是1-30A。功率测定误差在功率因数为1.0时，得到了表示为0.7％的结果。还有，在本实施形态的横向型霍尔器件中，也可以采用具有图23A，23B(第10实施形态)的MOS栅极构造的横向型霍尔器件。
以上说明了本发明的各个实施形态，但本发明并不受限于以上的实施形态。在不脱离本发明的要旨的范围内，可有各种各样的变形。
权利要求
1.一种横向型霍尔器件，它具备有基板；形成于该基板上的第1导电型活性层；形成为把该第1导电型活性层围起来且深度一直到达上述基板上的第1个第2导电型半导体层；在上述第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上互相隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层表面上，与上述第1和第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多数个第2个第2导电型半导体层。
2.一种横向型霍尔器件，它具有第2导电型的基板；在该基板上形成的第1导电型活性层；被形成为把该第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的第2导电型半导体层；在上述第1导电型活性层表面上互相隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在该一对第1个第1导电型半导体层上分别形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面上的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上互相隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上分别形成的传感器电极；具有比上述第1导电型活性层低的电阻，且在上述第1导电型活性层与上述基板之间选择性地或整个面地形成的第3个第1导电型半导体层；
3.一种横向型霍尔器件，它具有基板；在此基板上形成的第1导电型活性层；在此第1导电型活性层表面上互相隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上第1个第1导电型半导体层不同的位置上互相隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；形成为把上述第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜。
4.一种横向型霍尔器件，它具有第2导电型基板；在此第2导电型基板上形成的第1导电型活性层；在此第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层与上述第2导电型基板之间形成的第3个第1导电型半导体层；在此第3个第1导电型半导体层上选择性地形成的电阻比上述第1导电型活性层低的第1个第2导电型半导体层；且被形成为从上述第1导电型活性层表面直到深度达到上述第1个第2导电型半导体层以把上述第1和第2个第1导电型半导体层包围起来的第2个第2导电型半导体层。
5.一种横向型霍尔器件，它包括基板；在此基板上形成的第1导电型活性层；在此第1导电型活性层的表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层表面上与上述第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多个第2导电型半导体层；在此第2导电型半导体层上个别地形成的栅极电极；形成为把上述第1导电型活性层围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜。
6.一种横向型霍尔器件，它具有基板；在此基板上形成的第1导电型活性层；在此第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层表面上的与上述第1和第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多个第2导电型半导体层；在此第2导电型半导体层上个别地形成的栅极电极；形成为把上述第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜；且上述第1导电型活性层的厚度在3.5～6μm的范围以内；上述第2导电型半导体层的厚度小于1μm。
7.一种横向型霍尔器件，它具有基板；在该基板上形成的第1导电型活性层；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在该一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在此第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；形成为把上述第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜；且上述第1导电型活性层的厚度在0.5-9μm的范围以内。
8.一种横向型霍尔器件，它具有第1导电型基板；在该第1导电型基板上形成的第1导电型活性层；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在该一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在该一对第2个第1导电型半导体层上形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层与上述第1导电型基板之间形成的第1个第2导电型半导体层；被形成为从上述第1导电型活性层表面直到深度达到上述第1个第2导电型半导体层以把上述第1和第2个第1导电型半导体层围起来的第2个第2导电型半导体层；且上述第1个第2导电型半导体层的厚度在1.5～3μm的范围之内。
9.根据权利要求3所述的横向型霍尔器件，其中具备在用上述器件隔离层包围起来的上述第1导电型活性层上形成的栅极绝缘膜；在该绝缘膜上的与上述各电流供给电极和上述各传感器电极不同的位置上形成的多个栅极电极。
10.一种横向型霍尔装置，它具有四个横向型霍尔器件，每个都具有基板；在该基板上形成的第1导电型活性层；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在该第1个第1导电型半导体层个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在该一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型活性层上的与上述第1和第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多个第2导电型半导体层；在该第2导电型半导体层上个别地形成的栅极电极；形成为把上述第1导电型活性层围起来且深度直到达到上述基板的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜；而且，上述各横向型霍尔器件被配置为相互倾斜90度且上述各横向霍尔器件的相互对应的电流供给电极之间并联地正交连接，上述各横向型霍尔器件的相互对应的传感器电极之间并联地正交连接，上述各横向型霍尔器件的栅极电极之间任意地进行连接。
11.一种横向型霍尔装置，它具有4个横向型霍尔器件，每个横向型霍尔器件都具有基板；在该基板上形成的第1导电型活性层；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在该一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在该一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；被形成为把上述第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜；被上述器件隔离层围起来的上述第1导电型活性层上形成的栅极绝缘膜；在此栅极绝缘膜上的与上述各电流供给电极以及各传感器电极不同的位置上形成的多个栅极电极；而且，上述各横向型霍尔器件被配置为相互倾斜90度，且上述各横向型霍尔器件的相互对应的电流供给电极之间并联地正交连接，上述各横向霍尔器件的相互对应的传感器电极之间相互并联地正交连接，上述各横向型霍尔器件的栅极电极之间任意地进行连接。
12.一种横向型霍尔器件，它具有基板；在该基板上形成的第1导电型活性层；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层；在该一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在该一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；在上述第1导电型表面上的与上述第1和第2个第1导电型半导体层不同的位置上形成的多个第2导电型半导体层；在该第2导电型半导体层上个别地形成的栅极电极；被形成为把上述第1导电型活性层围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜；而且在上述一对电流供给电极之间流有与被测定系统的电压成正比例的电流，加有与被测定系统的电流成正比的磁场，并向上述一对传感器电极之间输出与上述被测定系统的电压和电流之积成正比的霍尔电压，以此被用作功率检测器件。
13.一种横向型霍尔器件，它具备有基板；在该基板上形成的第1导电型活性层；在该第1导电型活性层表面上相互隔以规定的距离选择性地形成的一对高杂质浓度的第1个第2导电型半导体层；在该一对第1个第1导电型半导体层上个别地形成的电流供给电极；在上述第1导电型活性层表面的与上述第1个第1导电型半导体层不同的位置上相互隔以规定的距离形成的一对高杂质浓度的第2个第1导电型半导体层；在该一对第2个第1导电型半导体层上个别地形成的传感器电极；被形成为把上述第1导电型活性层包围起来且深度一直达到上述基板上的器件隔离层以及在上述第1导电型活性层与上述基板之间形成的绝缘膜；在由上述器件隔离层包围起来的第1导电型活性层上形成的栅极绝缘膜；在该栅极绝缘膜上的与上述各电流供给电极和各传感器电极不同的位置上形成的多个栅极电极；而且，在上述一对电流供给电极之间流有与被测定系统的电压成正比的电流、加有与被测定系统的电流成正比的磁场，并向一对传感器电极间输出与被测定系统的电压和电流之积成正比的霍尔电压，因此可以用作功率检测器件。
14.如权利要求5的横向型霍尔器件，其中，上述第1导电型活性层的厚度与上述第2导电型半导体层的厚度的差在2-5μm的范围之内。
15.如权利要求3的横向型霍尔器件，其中，上述绝缘膜的厚度处于0.3-2μm的范围内。
16.如权利要求5的横向型霍尔器件，其中，上述各第2导电型半导体层被形成于从把上述一对第1个第1导电型半导体层相互的中心连接起来的直线与把上述一对第2个第1导电型半导体层相互的中心连接起来的直线的交点脱离开的位置上。
17.如权利要求5的横向型霍尔器件，其中，上述各第2导电型半导体层形成于偏离开把上述一对第1个第1导电型半导体层彼此的中心连接起来的直线的位置上。
18.如权利要求5的横向型霍尔器件，其中，上述各第2导电型半导体层形成于偏离开把上述一对第2个第1导电型半导体层彼此的中心连接起来的直线的位置上。
19.如权利要求5的横向型霍尔器件，其中，上述器件隔离层由绝缘体或第2个第2导电型半导体层形成。
20.如权利要求3的横向型霍尔器件，其中，上述器件隔离层由绝缘体或第2个第2导电型半导体层形成。
全文摘要
一种横向型霍尔器件，它具备有基板；基板上的第1导电型活性层；把第1导电型活性层围起来的第1个第2导电型半导体层；在第1导电型活性层表面上形成对的高杂质浓度的第1个第1导电型半导体层和第2个第1导电型半导体层；在此一对第1个第1导电型半导体层上的电流供给电极；在此一对第1导电型半导体层上的传感器电极；在上述第1导电型活性层表面上，不同位置上形成的多数个第2个第2导电型半导体层。
文档编号G01R15/20GK1136714SQ9610297
公开日1996年11月27日 申请日期1996年3月28日 优先权日1995年3月30日
发明者望月博, 藤井佳苗, 舟木英之 申请人:株式会社东芝