JPH0224391B2 - - Google Patents
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- JPH0224391B2 JPH0224391B2 JP60192658A JP19265885A JPH0224391B2 JP H0224391 B2 JPH0224391 B2 JP H0224391B2 JP 60192658 A JP60192658 A JP 60192658A JP 19265885 A JP19265885 A JP 19265885A JP H0224391 B2 JPH0224391 B2 JP H0224391B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N52/00—Hall-effect devices
- H10N52/101—Semiconductor Hall-effect devices
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はMOS構成のホール素子(以下MOS型
ホール素子と略称する)の製造方法、特にそのホ
ール出力端子の設け方に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a Hall element having a MOS structure (hereinafter referred to as a MOS type Hall element), and particularly to a method for providing a Hall output terminal thereof.
MOS型ホール素子は、バイポーラ構成のホー
ル素子に比べ製造が容易で、増幅回路と同一プロ
セスで同一基板上に集積化でき、チヤネル厚も薄
いので高出力電圧が得られるという利点がある。 MOS Hall elements are easier to manufacture than bipolar Hall elements, can be integrated on the same substrate in the same process as the amplifier circuit, and have the advantage of being able to obtain high output voltages due to their thin channel thickness.
従来、この種のMOS型ホール素子のホール出
力端子の配置としては第1図に示す様な形状のも
のが知られている。しかしこの配置のものを、ゲ
ート電極とドレイン・ソース部とがセルフアライ
ンで構成し得る所謂ポリシリコン・ゲート・プロ
セス等のゲート電極パターンそのものを拡散マス
クに利用する方法(以下単にセルフアライン・ゲ
ート・プロセスという)で製造すると、ソース電
極からのホール端子位置はフイールド酸化膜パタ
ーンとポリシリコン・マスクとの目合せによつて
決まる。従つて各マスク間の目合せ誤差によりホ
ール端子位置の不整合が発生し、その結果オフセ
ツト電圧として表われるという欠点があつた。第
1図および第2図は従来のMOS型ホール素子の
平面図およびAA′断面図である。半導体基板12
上に画された領域1は、MOS型ホール素子の活
性領域となる領域であり、その外周が厚いフイー
ルド酸化膜13で覆われて隣接する他の領域と分
離されている。ポリシリコン膜2はゲート電極を
形成する。領域1の内部でポリシリコン膜2と重
ならない部分3,4,5,6には不純物が拡散さ
れており、それぞれドレイン電極3、ソース電極
4、ホール出力端子5,6を形成している。7,
8,9,10,11は配線用の金属層である。1
6は薄いゲート酸化膜である。 Conventionally, the arrangement of the Hall output terminals of this type of MOS type Hall element is known as shown in FIG. However, this arrangement can be replaced by a method in which the gate electrode pattern itself is used as a diffusion mask, such as in a so-called polysilicon gate process in which the gate electrode and the drain/source parts are self-aligned (hereinafter simply referred to as self-aligned gate process). During manufacturing, the hole terminal location from the source electrode is determined by the alignment of the field oxide pattern and the polysilicon mask. Therefore, misalignment of the Hall terminal positions occurs due to alignment errors between the respective masks, and as a result, there is a drawback that this appears as an offset voltage. FIGS. 1 and 2 are a plan view and a sectional view along AA' of a conventional MOS type Hall element. Semiconductor substrate 12
The region 1 delineated above is an active region of a MOS type Hall element, and its outer periphery is covered with a thick field oxide film 13 to separate it from other adjacent regions. Polysilicon film 2 forms a gate electrode. Impurities are diffused into portions 3, 4, 5, and 6 inside region 1 that do not overlap with polysilicon film 2, forming drain electrode 3, source electrode 4, and hole output terminals 5 and 6, respectively. 7,
8, 9, 10, and 11 are metal layers for wiring. 1
6 is a thin gate oxide film.
かかる従来構造を所謂セルフアライン・ゲー
ト・プロセスを用いて製造するとすれば、ソース
電極4およびドレイン電極3を形成するための不
純物拡散もしくは不純物注入を施すときに、厚い
フイールド酸化膜13に覆われていずしかもゲー
ト電極2によつても覆われていない領域5,6に
も同時に不純物が添加されることとなりホール出
力端子とする不純物添加領域が形成できるので、
工程簡略化の観点から大変都合がよい。こうして
形成した不純物添加領域5,6から所謂コンタク
トホールを介して金属配線9,10を取り出すこ
ととなる。ゲート電極2にバイアス電圧を印加す
るとゲート電極直下の半導体基板表面に反転層1
5が形成され、この反転層15を含む平面と直交
する磁界が印加されるとホール起電力がホール出
力端子対5,6の間に発生するわけである。 If such a conventional structure were to be manufactured using a so-called self-aligned gate process, the structure would not be covered with the thick field oxide film 13 when performing impurity diffusion or impurity implantation to form the source electrode 4 and drain electrode 3. Moreover, since the impurity is added to the regions 5 and 6 not covered by the gate electrode 2 at the same time, an impurity-doped region to be used as a hole output terminal can be formed.
This is very convenient from the viewpoint of process simplification. Metal interconnections 9 and 10 are taken out from the impurity doped regions 5 and 6 thus formed through so-called contact holes. When a bias voltage is applied to the gate electrode 2, an inversion layer 1 is formed on the surface of the semiconductor substrate directly under the gate electrode.
5 is formed, and when a magnetic field perpendicular to the plane including the inversion layer 15 is applied, a Hall electromotive force is generated between the Hall output terminal pair 5 and 6.
さてここで問題となるのは上記工程において生
ずるポリシリコン膜2の目合せ誤差である。特
に、ポリシリコン膜2を形成するに要するマスク
(図示せず)と領域1との相互位置が図の面内で
回転する関係でずれて発生する位置不整合が問題
であり、このときに生ずるソース端14から測つ
たホール出力端子5までの距離とホール出力端子
6までの距離との差が致命的である。この距離の
相違は、それぞれの個所に印加されているチヤネ
ル電圧に不整合があるのと同等に作用し、結果と
してオフセツト電圧の発生を招来することになる
からである。 Now, the problem here is the alignment error of the polysilicon film 2 that occurs in the above process. In particular, there is a problem with misalignment that occurs when the mutual positions of the mask (not shown) required to form the polysilicon film 2 and the region 1 are shifted in a rotational relationship within the plane of the figure, and this occurs at this time. The difference between the distance measured from the source end 14 to the Hall output terminal 5 and the distance to the Hall output terminal 6 is critical. This difference in distance acts in the same way as a mismatch in the channel voltages applied to each location, resulting in the generation of an offset voltage.
この点を更に詳しく説明すると次のようにな
る。すなわち、3極管領域で動作するMOSトラ
ンジスタのチヤネル電圧VCは次式で表わせる。 This point will be explained in more detail as follows. That is, the channel voltage V C of a MOS transistor operating in the triode region can be expressed by the following equation.
(1)式でVGはゲート電圧、VDはドレイン電圧、
Lはチヤネル長、yはソース端14より測つたホ
ール端子位置、y/Lはソース端14から測つたホ
ール出力端子位置を示す指数である。 In equation (1), V G is the gate voltage, V D is the drain voltage,
L is the channel length, y is the Hall terminal position measured from the source end 14, and y/L is an index indicating the Hall output terminal position measured from the source end 14.
(1)式より、ホール端子位置の不整合に帰因する
オフセツト電圧は
となる。ここでΔyはソース端から測つたホール
端子の位置ずれの大きさを示す。 From equation (1), the offset voltage due to mismatching of the Hall terminal positions is becomes. Here, Δy indicates the magnitude of the positional deviation of the Hall terminal measured from the source end.
第3図は、VD=VG=5V、VT=1.0V、Δy=
0.1μmとしたときのチヤネル長Lとオフセツト電
圧との相関をy/Lをパラメータとして示したも
のである。第3図からも明らかなように、チヤネ
ル長Lが短い程ΔVCは大きくなり、例えばL=W
=50μm、y/L=0.7ではΔVC=7.3mVとなる。 Figure 3 shows that V D = V G = 5V, V T = 1.0V, Δy =
This figure shows the correlation between the channel length L and the offset voltage when it is 0.1 μm, using y/L as a parameter. As is clear from Fig. 3, the shorter the channel length L, the larger ΔV C becomes; for example, L=W
=50μm, y/L=0.7, ΔV C =7.3mV.
第4図は、第1図の従来例に於てゲート電極2
が領域1に対し、回転角θだけずれている場合を
示したものである。図中、金属配線は省略してあ
る。ここで今、チヤネル幅をWとすると、ホール
端子位置のずれΔyはW・tanθとなる。 FIG. 4 shows the gate electrode 2 in the conventional example shown in FIG.
The figure shows a case where the rotation angle θ is shifted from the region 1 by the rotation angle θ. In the figure, metal wiring is omitted. Now, assuming that the channel width is W, the deviation Δy of the Hall terminal position is W·tanθ.
本発明の目的は、以上説明した目合せ誤差に起
因するオフセツト電圧を、目合せ誤差が存在して
もなお発生させないMOS型ホール素子の製造方
法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a MOS Hall element in which the offset voltage caused by the alignment error described above is not generated even if the alignment error exists.
本発明によれば、MOS型ホール素子の製造方
法において、ゲート電極を、活性領域までくいこ
むようにチヤネル幅方向に括れさせた形状に形成
し、前記ゲート電極をマスクとして不純物拡散す
ることにより、前記括れ部分にホール出力端子と
なる不純物拡散領域を形成することを特徴とする
MOS型ホール素子の製造方法が得られる。 According to the present invention, in the method for manufacturing a MOS type Hall element, the gate electrode is formed in a constricted shape in the channel width direction so as to penetrate into the active region, and the impurity is diffused using the gate electrode as a mask. It is characterized by forming an impurity diffusion region that becomes a Hall output terminal in the constricted part.
A method for manufacturing a MOS Hall element is obtained.
第5図は本発明を説明するために示した一実施
例の平面図である。図中の記号21,22,2
3,24,25,26,27,28,29,3
0,31,32,33,34は、それぞれ前記第
1図及び第2図に示した記号1,2,3,4,
5,6,7,8,9,10,11,12,13,
14で印したものと基本的に同等である。ただ、
1および21と記した活性領域の形状と2および
22と記したゲート電極を構成するポリシリコン
膜の形状とが異なり、従つてホール出力端子5,
6および25,26を画する凹凸形状が相補的に
なつている点が見掛け上の相違である。すなわ
ち、ホール出力端子を構成する不純物添加領域
を、ポリシリコン膜2,22によつて覆われずに
その端にはみ出して露出することとなつた領域
1,21の部分で構成する点は両者に共通するも
のの、このはみ出して露出することとなる部分を
領域1の端部の一部を突出させて形成するかポリ
シリコン膜22の端部の一部をへこませて形成す
るかに両者の相違があるわけである。従つてもし
第5図においてホール出力端子25,26を切断
する断面図を描いたとすれば、ホール出力端子2
5および26間の距離が前記突出とへこみとの差
に相当する長さだけ短かくなるのみで、その概略
は第2図と同等のものとなる。製造プロセスもま
た当然前記セルフアライン・ゲート・プロセスが
そのまま適用できる。 FIG. 5 is a plan view of an embodiment shown for explaining the present invention. Symbols 21, 22, 2 in the diagram
3, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 3
0, 31, 32, 33, 34 are the symbols 1, 2, 3, 4, and 3 shown in FIG. 1 and FIG. 2, respectively.
5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,
It is basically equivalent to the one marked with 14. just,
The shapes of the active regions marked 1 and 21 are different from the shapes of the polysilicon films constituting the gate electrodes marked 2 and 22, and therefore the hole output terminals 5,
The apparent difference is that the concave and convex shapes that define 6, 25, and 26 are complementary. In other words, the point that the impurity doped region constituting the Hall output terminal is constructed from the portions of regions 1 and 21 that are not covered by the polysilicon films 2 and 22 and protrudes from the edges and is exposed is different from both. Although they are common, whether the protruding and exposed portion is formed by protruding a part of the end of region 1 or by recessing a part of the end of polysilicon film 22 is different between both methods. There is a difference. Therefore, if a cross-sectional view of the Hall output terminals 25 and 26 is drawn in FIG. 5, the Hall output terminal 2
The distance between 5 and 26 is shortened by a length corresponding to the difference between the protrusion and the recess, and the outline thereof is the same as that in FIG. 2. Naturally, the above-mentioned self-aligned gate process can also be applied to the manufacturing process as is.
従来構造と本発明の製造方法で得られる構造と
に存する見掛け上の差異は以上説明した通りであ
つて、一見すると大した差ではないかのように見
受けられるであろう。しかし、それらの差がもた
らす効果の差異はMOS型ホール素子の実用化の
存否が掛る程の大きな差違となる。すなわち、仮
にポリシリコン膜22を形成するに要するマスク
(図示せず)と領域21との相互位置が図の面内
で回転角θだけずれて第6図に示すようになつた
としても、ソース端34から測つたホール出力端
子25までの距離yとホール出力端子26までの
距離yとは、前記マスクの形状寸法のみで定ま
り、回転角θには全く依存しないことになる。し
かるにマスクの形状寸法を決定する製造技術上の
精度は、目合せ精度とは段違いに小さく事実上無
視し得るので、前記(2)式においてΔy=0となり、
オフセツト電圧ΔVCもまた零となることになる。
従つて本発明によるときは、仮により劣悪な目合
せ精度しか実現できない劣悪な製造技術によつて
製造したとしても、原理的にオフセツト電圧をな
くすことが可能となるわけで、その経済上、産業
上の効果は卓越したものとなる。 The apparent difference between the conventional structure and the structure obtained by the manufacturing method of the present invention is as explained above, and at first glance, it may not seem like a big difference. However, the difference in effects brought about by these differences is so large that it depends on whether or not the MOS type Hall element will be put into practical use. That is, even if the mutual positions of the mask (not shown) required to form the polysilicon film 22 and the region 21 are shifted by the rotation angle θ in the plane of the figure, as shown in FIG. The distance y from the end 34 to the Hall output terminal 25 and the distance y from the Hall output terminal 26 are determined only by the shape and dimensions of the mask, and are completely independent of the rotation angle θ. However, the precision in terms of manufacturing technology for determining the shape and dimensions of the mask is much smaller than the alignment precision and can be virtually ignored, so in equation (2) above, Δy=0,
The offset voltage ΔV C will also become zero.
Therefore, according to the present invention, even if the product is manufactured using inferior manufacturing technology that can only achieve poorer alignment accuracy, it is theoretically possible to eliminate the offset voltage, and from an economic point of view, it is The above effects will be outstanding.
本発明を実施するに際し課すべき制約は誠に少
ない。例えば、前記第5図の実施例ではポリシリ
コン膜22の端部の一部を矩形状にへこませてホ
ール出力端子用の不純物添加領域の形状を定めた
が、このへこみの形状は必ずしも矩形状であるこ
とは要しない。又、このホール出力端子用の不純
物添加領域を前記ポリシリコン膜端部に設けたへ
こみと共に画することとなる領域1の端部形状
も、第5図の如くドレイン電極23の端辺とソー
ス電極24の端辺とを結ぶ直線とする必然性はな
い。適当に湾曲させた方が好都合であるならば、
そのようにして一向に構わない。ゲート電極の構
成材料もまたポリシリコンに限る理由はない。た
だ所謂セルフアライン・ゲート・プロセスが困難
となるようなものは避けるべきである。厚いフイ
ールド酸化膜33もまた薄いゲート酸化膜(第5
図には現われていないが第2図16に相当する)
も共に慣行に従い酸化膜と表現したが、これもま
た厳密な意味の酸化膜である必要はない。良好な
絶縁特性を有しかつ製造技術上の難点がないなら
ば、堆積させた酸化物であつても当然よいし窒化
物であつてもよい。 There are very few restrictions to be imposed when implementing the invention. For example, in the embodiment shown in FIG. 5, a part of the end of the polysilicon film 22 is recessed into a rectangular shape to define the shape of the impurity doped region for the Hall output terminal, but the shape of the recess is not necessarily rectangular. The shape is not required. Furthermore, the shape of the end of region 1, which defines the impurity doped region for the Hall output terminal together with the recess provided at the end of the polysilicon film, is also defined by the end of the drain electrode 23 and the source electrode, as shown in FIG. There is no necessity to use a straight line connecting the end sides of 24. If it is more convenient to curve it appropriately,
There's nothing wrong with doing it that way. There is also no reason to limit the constituent material of the gate electrode to polysilicon. However, those that make the so-called self-aligned gate process difficult should be avoided. The thick field oxide film 33 also has a thin gate oxide film (fifth
Although it does not appear in the figure, it corresponds to Figure 2 16)
Although both are expressed as oxide films in accordance with common practice, these also do not need to be oxide films in the strict sense. Of course, it may be a deposited oxide, or it may be a nitride, as long as it has good insulating properties and does not present any difficulties in manufacturing technology.
第1図は従来のMOS型ホール素子の平面図で
ある。第2図は第1図のAA′部の断面図である。
第3図はホール端子位置の不整合に起因して生ず
るオフセツト電圧のチヤネル長依存性の一例を示
した図である。第4図はゲート電極を形成するマ
スクが活性領域に対して回転方向にθだけずれた
場合の図である。第5図は本発明の一実施例の平
面図である。第6図は第5図に示した実施例に於
て、ゲート電極を形成するマスクが活性領域に対
して回転方向にθだけずれた場合の図である。
1,21……活性領域、2,22……ゲート電
極、3,23……ドレイン電極、4,24……ソ
ース電極、5,6,25,26……ホール出力端
子を構成する不純物添加領域、7,8,9,1
0,11,27,28,29,30,31……配
線金属、12,32……半導体基板、13,33
……厚いフイールド酸化膜、14,34……ソー
ス端、15……反転層、16……薄いゲート酸化
膜。
FIG. 1 is a plan view of a conventional MOS Hall element. FIG. 2 is a sectional view of section AA' in FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the channel length dependence of offset voltage caused by mismatching of Hall terminal positions. FIG. 4 is a diagram when the mask forming the gate electrode is shifted by θ in the rotational direction with respect to the active region. FIG. 5 is a plan view of an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram in the embodiment shown in FIG. 5 when the mask forming the gate electrode is shifted by θ in the rotational direction with respect to the active region. 1, 21... Active region, 2, 22... Gate electrode, 3, 23... Drain electrode, 4, 24... Source electrode, 5, 6, 25, 26... Impurity doped region constituting the Hall output terminal. ,7,8,9,1
0, 11, 27, 28, 29, 30, 31... Wiring metal, 12, 32... Semiconductor substrate, 13, 33
... Thick field oxide film, 14, 34 ... Source end, 15 ... Inversion layer, 16 ... Thin gate oxide film.
Claims (1)
ート電極を、活性領域までくいこむようにチヤネ
ル幅方向に括れさせた形状に形成し、前記ゲート
電極をマスクとして不純物拡散することにより、
前記括れ部分にホール出力端子となる不純物拡散
領域を形成することを特徴とするMOS型ホール
素子の製造方法。1. In a method for manufacturing a MOS Hall element, a gate electrode is formed in a constricted shape in the channel width direction so as to penetrate into the active region, and impurities are diffused using the gate electrode as a mask.
A method for manufacturing a MOS type Hall element, comprising forming an impurity diffusion region that becomes a Hall output terminal in the constricted portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60192658A JPS6169183A (en) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | Manufacture of mos type hall element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60192658A JPS6169183A (en) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | Manufacture of mos type hall element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6169183A JPS6169183A (en) | 1986-04-09 |
| JPH0224391B2 true JPH0224391B2 (en) | 1990-05-29 |
Family
ID=16294891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60192658A Granted JPS6169183A (en) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | Manufacture of mos type hall element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6169183A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3583458B2 (en) * | 1994-03-09 | 2004-11-04 | 株式会社東芝 | Hall element |
| ATE523904T1 (en) * | 2008-06-09 | 2011-09-15 | Hitachi Ltd | MAGNETIC RESISTANCE DEVICE |
| ATE527701T1 (en) * | 2008-06-09 | 2011-10-15 | Hitachi Ltd | MAGNETIC RESISTANCE DEVICE |
-
1985
- 1985-08-30 JP JP60192658A patent/JPS6169183A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6169183A (en) | 1986-04-09 |
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