本发明关于半导体装置，特别关于具有探测水平方向的磁场的纵型霍尔元件的半导体装置。
背景技术：
霍尔元件作为磁传感器能够以非接触进行位置探测或角度探测，因此能被使用于各种用途。其中一般经常知道的是使用检测对于半导体衬底表面垂直的磁场分量的横型霍尔元件的磁传感器，但是也提出各种使用检测对于衬底的表面平行的磁场分量的纵型霍尔元件的磁传感器。
作为纵型霍尔元件的构造之一，例如在专利文献1示出沿着直线并排配置了多个电极的构造。
在专利文献1中，将由n型的高浓度杂质区域构成的5个电极沿直线配置，在各电极间及两端的电极的外侧设置p型的电极分离扩散层，将从端部起第2个和第4个电极作为霍尔电压输出电极，将中央及两端的电极作为控制电流供电电极而使电流从中央的控制电流供电电极向两端的控制电流供电电极流动，作为输出电压得到在从端部起第2个和第4个霍尔电压输出电极间产生的电压差，从而检测与衬底平行的磁场。
已知在霍尔元件中，未施加磁场时，也输出所谓的偏置电压。一般地偏置电压按每个元件不同，在作为磁传感器使用的情况下，需要除去偏置电压。然而，在专利文献1中，关于偏置电压并未予以认识。
另一方面，例如，在专利文献2中提出了在如专利文献1那样的将多个电极沿着直线并排配置的结构的纵型霍尔元件中，利用旋转电流（spinningcurrent）法，除去偏置电压的方法（偏置消除）。
在专利文献2中，使得沿着直线并排的多个电极能够交替地作为控制电流供电电极和霍尔电压输出电极使用，切换电流流动的方向，且更换控制电流供电电极和霍尔电压输出电极的作用，从而能够进行偏置消除。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特表昭62－502927号公报；
【专利文献2】美国专利申请公开第2010/0123458号说明书。
技术实现要素：
【发明要解决的课题】
然而，在如专利文献1那样的器件构造的纵型霍尔元件中，进行利用专利文献2所示的旋转电流法的偏置消除的情况下，出现如以下的现象。
即，在专利文献1中，多个电极全部为相同大小及相同形状，与之相对设置在各电极间及两端的电极的外侧的多个p型的电极分离扩散层的大小（宽度）分别不同。这样，在电极分离扩散层不均匀的情况下，因为旋转电流，切换作为控制电流供电电极使用的电极而改变电流流动的场所时、或改变电流的方向时，电流路径的形状会根据电流流动的场所或方向而发生变化。即，根据电流流动的场所或方向而电流路径的形状不同，也失去对称性。由此，不能完全除去偏置电压。
因而，本发明的目的在于提供具有能够有效地除去偏置电压的纵型霍尔元件的半导体装置。
【用于解决课题的方案】
本发明的半导体装置是具有第1导电型的半导体衬底、和设置在所述半导体衬底上的纵型霍尔元件的半导体装置，其特征在于，所述纵型霍尔元件具备：第2导电型的半导体层，设置在所述半导体衬底上；多个电极，由浓度比所述半导体层高的第2导电型的杂质区域构成，互相具有大致相同形状，且隔着第1间隔而在所述半导体层的表面沿着直线设置；多个电极分离层，在所述半导体层的表面，分别设置在所述多个电极的各电极间，使所述多个电极分别分离，该多个电极分离层互相具有大致相同形状，且隔着第2间隔而设置；以及第1及第2附加层，沿着所述多个电极之中位于两端的电极的外侧中的所述直线分别设置，具有与所述电极分离层大致相同的构造，所述第1附加层从与位于所述两端的电极的一个电极邻接的所述电极分离层隔着所述第2间隔而配置，所述第2附加层从与位于所述两端的电极的另一个电极邻接的所述电极分离层隔着所述第2间隔而配置。
【发明效果】
依据本发明，多个电极均在其两侧配置电极分离层和电极分离层、或者电极分离层和附加层，且电极分离层和附加层全部为大致相同构造，从而各电极的包括其两侧的结构均为同样的结构。
通过这样的结构，因为旋转电流而切换作为控制电流供电电极使用的电极时、即改变了电流流动的场所时、或在相同的二个控制电流供电电极间改变了电流流动的方向时，也能使各电流路径的形状大致相同或对称。因而，能够通过旋转电流有效地除去偏置电压。
附图说明
【图1】（a）是本发明的第1实施方式的具有第1例的纵型霍尔元件的半导体装置的平面图，（b）是沿着（a）的l－l’线的截面图。
【图2】（a）是本发明的第1实施方式的具有第2例的纵型霍尔元件的半导体装置的平面图，（b）是沿着（a）的m－m’线的截面图。
【图3】（a）是本发明的第2实施方式的具有纵型霍尔元件的半导体装置的平面图，（b）是沿着（a）的n－n’线的截面图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对用于实施本发明的方式详细地进行说明。
图1是用于说明本发明的第1实施方式的具有第1例的纵型霍尔元件的半导体装置的图，图1（a）是平面图，图1（b）是沿着图1（a）的l－l’线的截面图。
如图1所示，本实施方式的第1例的半导体装置具备：作为第1导电型的p型的半导体衬底10；设置在半导体衬底10上的纵型霍尔元件100；以及以包围纵型霍尔元件100的周围的方式设置的p型的元件分离扩散层70。
纵型霍尔元件100具备以下部分而构成：设置在半导体衬底10上的作为第2导电型的n型的半导体层20；在n型半导体层20的表面沿着直线设置的由浓度比半导体层高的n型的杂质区域构成的电极31～35；由设置在n型半导体层20的表面的p型的扩散层构成的电极分离层41～44；以及由分别设置在两端的电极31及35的外侧的p型的扩散层构成的附加层51及52。
电极31～35互相具有大致相同形状，另外，隔着间隔s1而设置。
电极分离层41～44分别设置在电极31～35的各电极间，使电极31～35分别分离。另外，电极分离层41～44互相具有大致相同形状，且隔着间隔s2而设置。
附加层51及52在电极31～35之中位于两端的电极31和35的外侧，沿着上述直线分别设置，具有与电极分离层41～44大致相同构造。进而，附加层51从与电极31邻接的电极分离层41隔着间隔s2而配置，附加层52从与电极35邻接的电极分离层44隔着间隔s2而配置。
如以上那样，依据本实施方式，电极31～35各自成为在其两侧配置有电极分离层和电极分离层、或者电极分离层和附加层的状态。而且，电极分离层和附加层全部为大致相同的构造，因此电极31～35各自包括位于电极的两侧的电极分离层在内的结构、或包括位于电极的两侧的电极分离层和附加层在内的结构均成为同样的结构c0（参照图1（b））。
由此，因为旋转电流而改变了电流流动的方向或者改变了电流流动的场所时，也能确保电流路径的形状的相同性及对称性。因而，能够通过旋转电流有效地除去偏置电压。
另外，在本例的纵型霍尔元件100中，在电极31～35、电极分离层41～44及附加层51、52并排的上述直线的延伸方向上，元件分离扩散层70的与附加层51邻接的内侧面71和附加层51、及元件分离扩散层70的与附加层52邻接的内侧面72和附加层52均未隔着间隔而各自互相相接。即，任一间隔都为零。
通过这样的结构，能够将纵型霍尔元件100的尺寸的增加抑制到最小限，并且能够有效地进行利用旋转电流的偏置消除。
此外，在本实施方式中，作为绝缘膜，以覆盖n型半导体层20的表面的除了设置电极31～35的区域以外的区域的方式，例如设置sio2膜60。由此，在n型半导体层20的表面，能够抑制与半导体衬底10平行地流动的电流。
为了提高磁灵敏度，n型半导体层20优选使杂质的浓度分布恒定，能够通过外延生长来形成。另外，同样地为了提高磁灵敏度，n型半导体层20的厚度越厚越好，例如，优选为6μm以上。
元件分离扩散层70形成为比n型半导体层20的底部还深、且达到p型的半导体衬底10。由此，将纵型霍尔元件100从半导体衬底10上的其他区域（未图示）电性分离。在通过p型元件分离扩散层70与纵型霍尔元件100电性分离的半导体衬底10上的其他区域（未图示），设置构成用于处理来自纵型霍尔元件100的输出信号、或者向纵型霍尔元件100供给信号的电路的晶体管等的元件。
电极分离层41～44及附加层51、52，例如通过向n型半导体层20内选择性地扩散p型的杂质而同时形成。
电极31～35例如在形成电极分离层41～44及附加层51、52后，例如利用locos法以覆盖在电极分离层41～44及附加层51、52上、并保留形成电极31～35的区域的方式形成sio2膜60，并以此为掩模引入n型杂质而形成。此时，电极31～35的深度形成为与电极分离层41～44及附加层51、52的深度相等或更浅。
在此，以下对本实施方式的纵型霍尔元件100中利用旋转电流来除去偏置电压的方法进行说明。
参照图1，首先，将电极31、33及35作为控制电流供电电极，使电流从电极33向电极31及35流动时，以电极32及34为霍尔电压输出电极，作为输出电压vout1得到电极32与电极34之间的电压。另外，作为输出电压vout2得到使电流流动的方向为相反方向的、即电流从电极31及35向电极33流动时的电极32与电极34之间的电压。
进而，更换控制电流供电电极和霍尔电压输出电极，当电流从电极32向电极34流动时，作为输出电压vout3得到电极33与电极31及35之间的电压。另外，作为输出电压vout4得到使电流流动的方向为相反方向的、即电流从电极34向电极32流动时电极33与电极31及35之间的电压。
而且，通过对这些输出电压vout1～vout4进行加减运算，能够除去偏置电压。
这样，使得沿着一条直线配置的多个电极能够交替地作为控制电流供电电极和霍尔电压输出电极使用，适当切换电流流动的方向，且通过更换控制电流供电电极和霍尔电压输出电极的作用的旋转电流，能够除去偏置电压。
此时，依据本实施方式，切换作为控制电流供电电极使用的电极而改变了电流流动的场所时、或改变了电流的方向时，也能防止电流路径的形状因电流流动的场所或方向而发生变化，能够使电流路径的形状大致相同或对称。
即，因为存在附加层51及52，例如，在电流从电极33向电极31及35流动时、和电流从电极31及35向电极33流动时的二个电流路径的形状对称性会得到确保，并且在电流从电极33向电极35流动时、和电流从电极32向电极34流动时的二个电流路径的形状的相同性会得到确保。
如以上那样，依据本实施方式，能够提供具有可以利用旋转电流有效地除去偏置电压的纵型霍尔元件的半导体装置。
接着，第1实施方式中，作为第1实施方式的第2例，以下说明能够进一步有效地进行利用旋转电流的偏置消除的结构。
图2（a）是本发明的第1实施方式的具有第2例的纵型霍尔元件的半导体装置的平面图，图2（b）沿着图2（a）的m－m’线的截面图。此外，对于与具有图1所示的纵型霍尔元件100的半导体装置相同的结构要素标注相同的标号，并适当省略重复的说明。
图2所示的纵型霍尔元件101与图1所示的纵型霍尔元件100的不同点是在电极31～35、电极分离层41～44及附加层51、52并排的上述直线的延伸方向上，在元件分离扩散层70的内侧面71与附加层51之间、以及元件分离扩散层70的内侧面72与附加层52之间分别设置间隔s3这一点。
在本例中，间隔s3以使电极31和元件分离扩散层70的内侧面71的间隔及电极35和元件分离扩散层70的内侧面72的间隔与电极31～35的配置间隔s1大致相同的方式设定。
因而，电极31～35各自的在电极分离层位于电极的两侧的情况下包括进一步达到其外侧的电极的侧面的半导体层20的结构、或在电极分离层和附加层位于电极的两侧的情况下包括进一步达到其外侧的电极的侧面的半导体层20和达到元件分离扩散层70的内侧面71、72的半导体层20的结构均成为同样的结构c1（参照图2（b））。
即，例如，若着眼于中央的电极33，则相对于图1所示的纵型霍尔元件100中的包括电极33和位于其两侧的电极分离层42及43的结构c0，图2所示的纵型霍尔元件101中的结构c1成为：在图1的结构c0的两侧还包含存在于电极分离层42与电极32之间的半导体层20及存在于电极分离层43与电极34之间的半导体层20的结构。
由此，在两端的电极31及35中，分别包含其两侧的区域的结构成为与配置在内侧的电极32～34部同样的结构c1。
这样，依据第2例的纵型霍尔元件101，在附加层51及52的每一个与元件分离扩散层70之间，以与各电极和与之邻接的电极分离层之间的距离相等的间隔设置半导体层20。
设为这样的结构的理由是因为例如在电流从电极31向电极33流动的情况下，有时电流分量的一部分会扩展到超过电极分离层43的半导体层20的区域。即，相反地，在电流从电极33向电极31流动的情况下，为了能够使电流分量的一部分扩展到超过与电极分离层相同构造的附加层51的区域，使得在附加层51与元件分离扩散层70之间也配置半导体层20。通过这样处理，更加可靠地确保电流路径的形状的对称性及相同性。基于同样的理由，在附加层52与元件分离扩散层70之间也配置半导体层20。
依据有关结构，与上述第1例的纵型霍尔元件100相比，会增加一些尺寸，但是通过旋转电流，能够进一步提高在改变了电流流动的方向时、或改变了电流流动的场所时的电流路径的形状的对称性及相同性。
因而，在上述第1例的纵型霍尔元件100中的利用旋转电流的偏置消除的精度未达到所需精度的情况下，优选使用本例的纵型霍尔元件101的结构。
此外，在本例中，如上述那样示出了间隔s3以使电极31与元件分离扩散层70的内侧面71的间隔成为与间隔s1大致相同的方式设定的例子，但是也可以不必设为这样的间隔，比本例窄也无妨。这是因为例如在电流从上述的电极31向电极33流动的情况下，认为扩展到超过电极分离层43的半导体层20的区域的电流分量的一部分极少，即便附加层51、52与元件分离扩散层70的间隔较窄，与间隔为零的上述第1例相比也能提高偏置消除的精度。
进而，间隔s3比本例宽也没有问题。但是，越宽会越增加纵型霍尔元件101的尺寸，因此最优选为如本例那样的间隔s3。
接着，以下说明本发明的第2实施方式。
图3（a）是本发明的第2实施方式的具有纵型霍尔元件的半导体装置的平面图，图3（b）是沿着图3（a）的n－n’线的截面图。此外，对于与具有图1所示的纵型霍尔元件100的半导体装置相同的结构要素标注相同的标号，并适当省略重复的说明。
本实施方式的具有纵型霍尔元件200的半导体装置，在纵型霍尔元件200中，设置埋入沟槽的由绝缘膜构成的电极分离层81～84及附加层91、92来取代上述第1实施方式中的由p型的扩散层构成的电极分离层41～44和附加层51、52。
即，电极31～35隔着间隔s12而沿直线设置，电极分离层81～84分别设置在电极31～35的各电极间，使电极31～35分别分离。另外，电极分离层81～84互相具有大致相同形状，且隔着间隔s22而设置。
附加层91及92在电极31～35之中位于两端的电极31和35的外侧沿上述直线分别设置，具有与电极分离层81～84大致相同构造。进而，附加层91从与电极31邻接的电极分离层81隔着间隔s22而配置，附加层92从与电极35邻接的电极分离层84隔着间隔s22而配置。
这样，依据本实施方式，与上述第1实施方式同样，电极31～35各自成为在其两侧配置了电极分离层和电极分离层、或者电极分离层和附加层的状态。而且，电极分离层和附加层全部为大致相同的构造，因此电极31～35各自的包括位于电极的两侧的电极分离层的结构、或包括位于电极的两侧的电极分离层和附加层的结构全都成为同样的结构c2（参照图3（b））。
由此，通过旋转电流，在改变了电流流动的方向或电流流动的场所时，也能使电流路径的形状大致相同或呈对称性。因而，能够通过旋转电流有效地除去偏置电压。
另外，在本实施方式中，如上述那样，电极分离层81～84及附加层91、92由埋入于沟槽的绝缘膜构成。因而，不会在电极分离层81～84及附加层91、92的周围形成耗尽层，因此能够不与电极31～35隔着间隔而分别相接地配置。
因此，依据本实施方式的纵型霍尔元件200，能够使纵型霍尔元件200的尺寸非常小。
此外，关于本实施方式中的电极分离层81～84及附加层91、92，例如，通过在n型半导体层20上形成在形成电极分离层81～84及附加层91、92用的沟槽的区域具有开口的掩模，利用该掩模，在半导体层20形成6个沟槽，向各沟槽内埋入绝缘膜（例如，sio2膜）而形成。
电极31～35通过在形成电极分离层81～84及附加层91、92后，向整个面引入n型杂质而形成。此时，电极31～35的深度形成为与电极分离层81～84及附加层91、92的深度相等、或更浅。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内显然能够进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，以第1导电型为p型、第2导电型为n型而进行了说明，但是转换导电型而使第1导电型为n型、第2导电型为p型也无妨。
另外，n型半导体层20能够厚至例如6μm以上地形成，只要能得到期望的磁灵敏度，杂质的浓度分布也可以不必恒定，也可以由n阱等的扩散层形成。
进而，在半导体衬底10与n型半导体层20之间，设置高浓度的n型埋入层也无妨。在该情况下，该n型埋入层在通过外延生长形成n型半导体层20之前，形成在半导体衬底10上。
另外，上述实施方式中，将电极的数设为5个，但是只要为能够利用旋转电流进行偏置消除的电极数即可，因此有4个以上的电极即可。
标号说明
100、101、200纵型霍尔元件；10半导体衬底；20半导体层；40埋入层；31、32、33、34、35电极；41、42、43、44、81、82、83、84电极分离层；51、52、91、92附加层；60sio2膜；70元件分离扩散层。