一种高性能垂直型霍尔器件的制作方法

本发明涉及半导体，具体涉及一种高性能垂直型霍尔器件。

背景技术：

1、霍尔器件是一种利用霍尔效应的固态电子器件，现有技术如图9所示。霍尔效应是在一块矩形导体，通过在两端设置特定电压放置在特定的磁场环境中，在导体两侧会由于电子在磁场和电场共同的作用下达到平衡而产生感应电动势。对于半导体固态电子器件而言，其中的载流子在电场与磁场的作用下，使得载流子会在特定的区域发生聚集或偏移而导致该区域也会出现感应电动势。得益于霍尔效应，该特殊的器件可以应用于对磁场的检测传感器，目前也已经广泛应用在机械控制，汽车电子，医疗设备，消防安全等领域。

2、为了提高霍尔器件对磁场的感应能力，降低初始失调和感应的电动势，以提高灵敏度以及降低后续驱动电路的难度，目前最典型的措施为将五接触结构改为四阱结构，如图10所示。通过四阱下的完全对称结构可以很好的将水平霍尔传感器中的电流旋转法引入其中以达到消除初始偏压的目的。然而四阱的结构将会由于结构以及短路电流降低感应到的电动势。因此业界最常用的方式为利用p+接触或者pwell进行隔离，通过简单的隔离能有效减小短路电流以及提高霍尔电压。然而虽然能一定程度上提高霍尔电压，但是实际的感应电动势依旧很小，对电路驱动的设计挑战依旧很高，因此不断提高感应的霍尔电压是迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高性能垂直型霍尔器件，通过创新改变霍尔器件的设计结构，利用扇形方案迫使电流聚集在感应阱提高其电流密度，同时设计低掺杂高压nwell下的改进方案。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高性能垂直型霍尔器件，包括p型衬底，所述p型衬底上开设有n阱区；

4、所述n阱区的上方有源区通过若干个浅沟槽隔离区进行隔离形成若干个重掺杂有源区域；

5、所述重掺杂有源区域包括重掺杂有源区一、重掺杂有源区二和重掺杂有源区三；

6、所述重掺杂有源区二的横向尺寸小于重掺杂有源区一和重掺杂有源区三的横向尺寸；

7、在每个重掺杂有源区域均设置有金属互联线并形成相应接线端口。

8、作为本发明进一步的方案：重掺杂有源区一上设置有金属硅化物层一，所述重掺杂有源区一上还设置有金属互联线四；

9、所述重掺杂有源区一上的金属互联线四对应a1端口。

10、作为本发明进一步的方案：所述重掺杂有源区二上设置有金属硅化物层二，所述重掺杂有源区二上还设置有金属互联线五；

11、所述重掺杂有源区二上的金属互联线五对应b1端口。

12、作为本发明进一步的方案：所述重掺杂有源区三上设置有金属硅化物层三，所述重掺杂有源区三上也设置有金属互联线四；

13、所述重掺杂有源区三上的金属互联线四对应c端口。

14、作为本发明进一步的方案：在所述p型衬底与所述n阱区之间开设有深n阱区。

15、作为本发明进一步的方案：位于所述重掺杂有源区一与所述重掺杂有源区二之间的浅沟槽隔离区下方开设有隔离p阱区；

16、位于所述重掺杂有源区二与重掺杂有源区三之间的浅沟槽隔离区下方开设有隔离p阱区。

17、作为本发明进一步的方案：所述隔离p阱区与深n阱区导通。

18、作为本发明进一步的方案：在所述p型衬底与所述n阱区之间开设有高压n型阱。

19、作为本发明进一步的方案：所述重掺杂有源区二底部及p型衬底两侧的浅沟槽隔离区底部均与所述高压n型阱连通。

20、作为本发明进一步的方案：位于所述重掺杂有源区二两侧的浅沟槽隔离区正下方设置有隔离p阱区，所述隔离p阱区与所述高压n型阱连通。

21、本发明的有益效果：本发明在于提供一种低初始失调，高感应霍尔电压的四阱三接触垂直型霍尔器件，通过创新改变霍尔器件的设计结构，利用扇形方案迫使电流聚集在感应阱提高其电流密度，同时设计低掺杂高压nwell下的改进方案，基于pwell隔离方案，能够在经典设计上大大提高感应到的霍尔电压；

22、本发明专利适用于bcd/cmos工艺下高灵敏度垂直型磁场传感器应用领域。

技术特征：

1.一种高性能垂直型霍尔器件，包括p型衬底（110），其特征在于，所述p型衬底（110）上开设有n阱区（120）；

2.根据权利要求1所述的一种高性能垂直型霍尔器件,其特征在于，重掺杂有源区一（121）上设置有金属硅化物层一（121a），所述重掺杂有源区一（121）上还设置有金属互联线四（94）；

3.根据权利要求1所述的一种高性能垂直型霍尔器件,其特征在于，所述重掺杂有源区二（122）上设置有金属硅化物层二（122a），所述重掺杂有源区二（122）上还设置有金属互联线五（95）；

4.根据权利要求1所述的一种高性能垂直型霍尔器件,其特征在于，所述重掺杂有源区三（123）上设置有金属硅化物层三（123a），所述重掺杂有源区三（123）上也设置有金属互联线四（94）；

5.根据权利要求2所述的一种高性能垂直型霍尔器件,其特征在于，在所述p型衬底（110）与所述n阱区（120）之间开设有深n阱区（130）。

6.根据权利要求5所述的一种高性能垂直型霍尔器件,其特征在于，位于所述重掺杂有源区一（121）与所述重掺杂有源区二（122）之间的浅沟槽隔离区（100）下方开设有隔离p阱区（111）；

7.根据权利要求6所述的一种高性能垂直型霍尔器件,其特征在于，所述隔离p阱区（111）与深n阱区（130）导通。

8.根据权利要求1所述的一种高性能垂直型霍尔器件,其特征在于，在所述p型衬底（110）与所述n阱区（120）之间开设有高压n型阱（220）。

9.根据权利要求8所述的一种高性能垂直型霍尔器件,其特征在于，所述重掺杂有源区二（122）底部及p型衬底（110）两侧的浅沟槽隔离区（100）底部均与所述高压n型阱（220）连通。

10.根据权利要求9所述的一种高性能垂直型霍尔器件,其特征在于，位于所述重掺杂有源区二（122）两侧的浅沟槽隔离区（100）正下方设置有隔离p阱区（111），所述隔离p阱区（111）与所述高压n型阱（220）连通。

技术总结
本发明公开了一种高性能垂直型霍尔器件，包括P型衬底，所述P型衬底上开设有N阱区；所述N阱区的上方有源区通过若干个浅沟槽隔离区进行隔离形成若干个重掺杂有源区域；所述重掺杂有源区域包括重掺杂有源区一、重掺杂有源区二和重掺杂有源区三；所述重掺杂有源区二的横向尺寸小于重掺杂有源区一和重掺杂有源区三的横向尺寸；在每个重掺杂有源区域均设置有金属互联线并形成相应接线端口；本发明在于提供一种低初始失调，高感应霍尔电压的四阱三接触垂直型霍尔器件，利用扇形方案迫使电流聚集在感应阱提高其电流密度，基于PWELL隔离方案，能够在经典设计上大大提高感应到的霍尔电压。

技术研发人员：杜飞波,侯飞,高东兴
受保护的技术使用者：深圳市晶扬电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15