(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の基板と、
前記基板の内部領域に形成され入力電源と電気的に接続する第１導電型の入力コンタクト領域を含む入力端と、
前記入力端を基準として両側に一方向に一定間隔離隔して形成されたトレンチ、前記トレンチの側面に形成された絶縁膜、及び前記トレンチの下部領域に形成され接地電源と電気的に接続する第１導電型の接地コンタクト領域をそれぞれ含む第１接地端及び第２接地端と、
前記基板の前記入力端及び第１接地端の間の領域並びに前記入力端及び第２接地端の間の領域に形成され発生するホール電圧を感知する第１導電型のセンシングコンタクト領域をそれぞれ含む第１センシング端及び第２センシング端と、
を有することを特徴とする垂直型ホールセンサー。
【請求項２】
前記入力端は、
一定深さで形成されたトレンチと、
前記トレンチの内部に形成された導電体とをさらに含み、
前記入力コンタクト領域は、前記入力端のトレンチの下部領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項３】
前記入力端のトレンチの深さは、
前記第１接地端及び第２接地端のトレンチの深さと同一であるか前記トレンチの深さより浅い深さで形成されることを特徴とする請求項２に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項４】
前記第１センシング端及び第２センシング端は、それぞれ、
一定深さで形成されたトレンチと、
前記トレンチの側面に形成された絶縁膜とをさらに含み、
前記第１センシング端及び第２センシング端のセンシングコンタクト領域は、それぞれ前記第１センシング端及び第２センシング端のトレンチの下部領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項５】
前記第１センシング端及び第２センシング端のトレンチの深さは、
それぞれ前記第１接地端及び第２接地端のトレンチの深さと同一であるか前記トレンチの深さより浅い深さで形成されることを特徴とする請求項４に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項６】
前記第１接地端及び第２接地端のトレンチは、リング状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項７】
前記第１接地端及び第２接地端の周辺領域を囲むように形成されたリング状の分離構造をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項８】
前記基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記入力コンタクト領域、接地コンタクト領域、センシングコンタクト領域とそれぞれ電気的に接続するコンタクトプラグとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項９】
前記入力端と第１センシング端との間の領域及び前記入力端と第２センシング端との間の領域に形成される第１素子分離膜と、
前記第１センシング端と第１接地端との間の領域及び第２センシング端と第２接地端との間の領域に形成される第２素子分離膜とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項１０】
前記基板内に形成された第２導電型のウエルであるセンシング領域をさらに有し、
前記入力コンタクト領域、接地コンタクト領域、及びセンシングコンタクト領域は、前記第２導電型のウエルであるセンシング領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項１１】
前記基板内に高濃度の第２導電型の埋め込み層をさらに有し、
前記入力コンタクト領域、接地コンタクト領域、及びセンシングコンタクト領域が前記高濃度の第２導電型の埋め込み層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項１２】
前記垂直型ホールセンサーは、
線型構造、十字構造、または同心円構造（標的構造、Ｂｕｌｌ’ｓ  ｅｙｅ）のうちから選択されるいずれか一つの構造を有することを特徴とする請求項１に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項１３】
第１導電型の基板と、
前記基板に形成され第１深さを有するトレンチ、前記トレンチ内部に形成された導電体、前記トレンチの側面に沿って形成された絶縁膜、及び前記トレンチの下部領域に形成されて入力電源と電気的に接続する第１導電型の入力コンタクト領域を含む入力端と、
前記入力端を中心として互いに一定間隔離隔して形成され第２深さを有するトレンチ、前記第２深さを有するトレンチの側面に沿って形成された絶縁膜及び前記第２深さを有するトレンチの下部領域に形成されて接地電源と電気的に接続する第１導電型の接地コンタクト領域をそれぞれ含む第１接地端及び第２接地端と、
前記基板に形成され第３深さを有するトレンチ、前記第３深さを有するトレンチの側面に沿って形成された絶縁膜及び前記第３深さを有するトレンチの下部領域に形成されてホール電圧を感知する第１導電型のセンシングコンタクト領域をそれぞれ含む第１センシング端及び第２センシング端と、
を有することを特徴とする垂直型ホールセンサー。
【請求項１４】
前記第１深さ、第２深さ、及び第３深さは、同一の深さであることを特徴とする請求項１３に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項１５】
前記第１深さは前記第２深さと同一であり、第３深さよりは深く形成されることを特徴とする請求項１３に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項１６】
前記第３深さは前記第１深さより深く、前記第２深さよりは浅く形成されることを特徴とする請求項１３に記載の垂直型ホールセンサー。
【請求項１７】
第１導電型の基板に第１深さの入力トレンチ、及び前記入力トレンチを中心として両側に一定間隔離隔して第２深さの接地トレンチを形成するステップと、
前記入力トレンチ及び接地トレンチの下部に第１導電型のコンタクト領域を形成するステップと、
前記入力トレンチ及び接地トレンチの側面に絶縁膜を形成するステップと、
前記入力トレンチ及び接地トレンチ内に導電体を形成するステップと、
前記入力トレンチと２個の接地トレンチとの間の領域である基板内部領域に第１導電型のセンシングコンタクト領域を形成するステップと、
前記基板上に層間絶縁膜を形成するステップと、
前記層間絶縁膜に前記コンタクト領域又は前記センシングコンタクト領域のそれぞれと電気的に接続するコンタクトプラグを形成するステップと、
を有することを特徴とする垂直型ホールセンサーの製造方法。
【請求項１８】
前記基板に高濃度の第２導電型の埋め込み層を形成するステップと、
前記基板に低濃度の第２導電型のセンシング領域を形成するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１７に記載の垂直型ホールセンサーの製造方法。
【請求項１９】
基板と、
前記基板内に位置する入力電源と電気的に接続する入力コンタクト領域を含む入力端と、
前記入力端を中心として互いに一定間隔離隔して形成されるトレンチ、前記トレンチの側壁に沿って形成された絶縁膜、及び前記トレンチの下部に形成されて接地電源と電気的に接続する接地コンタクト領域をそれぞれ含む第１接地端及び第２接地端と、
前記入力端及び第１出力端の間に位置する第１センシング端と、
前記入力端及び第２出力端の間に位置する第２センシング端と、
を有し、
前記第１センシング端及び第２センシング端は、それぞれホール電圧を感知するセンシングコンタクト領域を含むことを特徴とする垂直型ホールセンサー。
【請求項２０】
前記基板、入力コンタクト領域、接地コンタクト領域、及びセンシングコンタクト領域は、全て第１導電型であることを特徴とする請求項１９に記載の垂直型ホールセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直型ホールセンサー及びその製造方法に関し、特に垂直型ホールセンサーの接地端などを基板内部のトレンチ構造で形成することで、磁場感知のための電流の流れにおいて、基板表面方向に平行な方向成分を最大化する垂直型ホールセンサー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直型ホールセンサーは、半導体基板内の集積されたホール効果センサーである。ホール効果センサーは、磁気力に対応して出力電圧が変化する変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）である。これと関連して、最近では、高い感度、低い製造費用、集積回路技術（ＩＣ）が利用可能であり、ダイ（ｄｉｅ）表面と平行な磁場強度が測定可能な垂直型ホールセンサーが要求されている。
【０００３】
このような垂直型ホールセンサーは、少なくとも５個以上のコンタクトを必要とする。特に、給電のための１個の入力電源用コンタクト、左右２個のセンシングコンタクト、そして、接地のための２個の接地電源用コンタクトを必要とする。このような技術構成により、入力電源用コンタクトと接地電源用コンタクトとの間に形成される電流の経路（ｐａｔｈ）は、周辺磁場の強度によって曲がり易くなる。具体的に、このように構成された垂直型ホールセンサーは、周辺磁場によって変化する動作電流Ｉｓを感知し、これを通じて周辺磁場を感知することを特徴とする。前記ホールセンサーは、基本的に前記センシングコンタクトにおける電圧値の変化を測定することで加えられた外部磁気力によって生じる電流経路の変形有無を感知する。
【０００４】
このような典型的な垂直型ホールセンサーにおいて、入力電源用コンタクト及び２個の接地電源用コンタクトの間に形成される動作電流は、垂直電流成分及び水平電流成分に区分される。前記垂直電流成分は、実質的な磁場の方向及び強度を測定するにあたって、正確度を落とす要因として作用するという問題点があった。これは、前記垂直電流成分の変化は、センシング電極における電圧変化を必ずしも引き起こすものではないからである。
【０００５】
このような問題点を解決するために、垂直成分の電流の大きさを最小化し、水平成分の電流の大きさを最大化することができる垂直型ホールセンサーの開発が様々な方法で進められている。このような技術開発を通じて垂直型ホールセンサーの正確度は向上した。
他の垂直型ホールセンサーは、一般的に、大部分の電流経路が基板表面で、または基板近くで形成される。このようなデザインは、半導体装置の表面と上部に位置した絶縁膜フィルム間領域であるセンサー表面に典型的に存在するインターフェースチャージのため、敏感度を落とす。このような問題点を解決するための方法として、基板表面から一定深さまで空乏領域を追加で形成するか、空乏領域の拡張のために追加のドーパント拡散熱処理を行う技術が開発された。しかし、このような技術は、全般的な垂直型ホールセンサーの製造費用を増加させるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国登録特許４，９８７，４６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の垂直型ホールセンサーにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明は、垂直型ホールセンサーの構造を改善することで、前記垂直電流成分を最小化することができる垂直型ホールセンサー及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明による垂直型ホールセンサーは、第１導電型の基板と、前記基板の内部領域に形成され入力電源と電気的に接続する第１導電型の入力コンタクト領域を含む入力端と、前記入力端を基準として両側に一方向に一定間隔離隔して形成されたトレンチ、前記トレンチの側面に形成された絶縁膜、及び前記トレンチの下部領域に形成され接地電源と電気的に接続する第１導電型の接地コンタクト領域をそれぞれ含む第１接地端及び第２接地端と、前記基板の前記入力端及び第１接地端の間の領域並びに前記入力端及び第２接地端の間の領域に形成され発生するホール電圧を感知する第１導電型のセンシングコンタクト領域をそれぞれ含む第１センシング端及び第２センシング端と、を有することを特徴とする。
【０００９】
前記入力端は、一定深さで形成されたトレンチと、前記トレンチの内部に形成された導電体とをさらに含み、前記入力コンタクト領域は、前記入力端のトレンチの下部領域に形成されることが好ましい。
前記入力端のトレンチの深さは、前記第１接地端及び第２接地端のトレンチの深さと同一であるか前記トレンチの深さより浅い深さで形成されることが好ましい。
前記第１センシング端及び第２センシング端は、それぞれ、一定深さで形成されたトレンチと、前記トレンチの側面に形成された絶縁膜とをさらに含み、前記第１センシング端及び第２センシング端のセンシングコンタクト領域は、それぞれ前記第１センシング端及び第２センシング端のトレンチの下部領域に形成されることが好ましい。
【００１０】
前記第１センシング端及び第２センシング端のトレンチの深さは、それぞれ前記第１接地端及び第２接地端のトレンチの深さと同一であるか前記トレンチの深さより浅い深さで形成されることが好ましい。
前記第１接地端及び第２接地端のトレンチは、リング状に形成されることが好ましい。
前記第１接地端及び第２接地端の周辺領域を囲むように形成されたリング状の分離構造をさらに有することが好ましい。
【００１１】
前記基板上に形成された層間絶縁膜と、前記入力コンタクト領域、接地コンタクト領域、センシングコンタクト領域とそれぞれ電気的に接続するコンタクトプラグとをさらに有することが好ましい。
前記入力端と第１センシング端との間の領域及び前記入力端と第２センシング端との間の領域に形成される第１素子分離膜と、前記第１センシング端と第１接地端との間の領域及び第２センシング端と第２接地端との間の領域に形成される第２素子分離膜とをさらに有することが好ましい。
前記基板内に形成された第２導電型のウエルであるセンシング領域をさらに有し、前記入力コンタクト領域、接地コンタクト領域、及びセンシングコンタクト領域は、前記第２導電型のウエルであるセンシング領域に形成されることが好ましい。
【００１２】
前記基板内に高濃度の第２導電型の埋め込み層をさらに有し、前記入力コンタクト領域、接地コンタクト領域、及びセンシングコンタクト領域が前記高濃度の第２導電型の埋め込み層に形成されることが好ましい。
前記垂直型ホールセンサーは、線型構造、十字構造、または同心円構造（標的構造、Ｂｕｌｌ’ｓ  ｅｙｅ）のうちから選択されるいずれか一つの構造を有することが好ましい。
【００１３】
上記目的を達成するためになされた本発明による垂直型ホールセンサーは、第１導電型の基板と、前記基板に形成され第１深さを有するトレンチ、前記トレンチ内部に形成された導電体、前記トレンチの側面に沿って形成された絶縁膜、及び前記トレンチの下部領域に形成されて入力電源と電気的に接続する第１導電型の入力コンタクト領域を含む入力端と、前記入力端を中心として互いに一定間隔離隔して形成され第２深さを有するトレンチ、前記第２深さを有するトレンチの側面に沿って形成された絶縁膜及び前記第２深さを有するトレンチの下部領域に形成されて接地電源と電気的に接続する第１導電型の接地コンタクト領域をそれぞれ含む第１接地端及び第２接地端と、前記基板に形成され第３深さを有するトレンチ、前記第３深さを有するトレンチの側面に沿って形成された絶縁膜及び前記第３深さを有するトレンチの下部領域に形成されてホール電圧を感知する第１導電型のセンシングコンタクト領域をそれぞれ含む第１センシング端及び第２センシング端と、を有することを特徴とする。
【００１４】
前記第１深さ、第２深さ、及び第３深さは、同一の深さであることが好ましい。
前記第１深さは前記第２深さと同一であり、第３深さよりは深く形成されることが好ましい。
前記第３深さは前記第１深さより深く、前記第２深さよりは浅く形成されることが好ましい。
【００１５】
上記目的を達成するためになされた本発明による垂直型ホールセンサーの製造方法は、第１導電型の基板に第１深さの入力トレンチ、及び前記入力トレンチを中心として両側に一定間隔離隔して第２深さの接地トレンチを形成するステップと、前記入力トレンチ及び接地トレンチの下部に第１導電型のコンタクト領域を形成するステップと、前記入力トレンチ及び接地トレンチの側面に絶縁膜を形成するステップと、前記入力トレンチ及び接地トレンチ内に導電体を形成するステップと、前記入力トレンチと２個の接地トレンチとの間の領域である基板内部領域に第１導電型のセンシングコンタクト領域を形成するステップと、前記基板上に層間絶縁膜を形成するステップと、前記層間絶縁膜に前記コンタクト領域又は前記センシングコンタクト領域のそれぞれと電気的に接続するコンタクトプラグを形成するステップとを有することを特徴とする。
前記基板に高濃度の第２導電型の埋め込み層を形成するステップと、前記基板に低濃度の第２導電型のセンシング領域を形成するステップとをさらに有することが好ましい。
【００１６】
上記目的を達成するためになされた本発明による垂直型ホールセンサーは、基板と、前記基板内に位置する入力電源と電気的に接続する入力コンタクト領域を含む入力端と、前記入力端を中心として互いに一定間隔離隔して形成されるトレンチ、前記トレンチの側壁に沿って形成された絶縁膜、及び前記トレンチの下部に形成されて接地電源と電気的に接続する接地コンタクト領域をそれぞれ含む第１接地端及び第２接地端と、前記入力端及び第１出力端の間に位置する第１センシング端と、前記入力端及び第２出力端の間に位置する第２センシング端とを有し、前記第１センシング端及び第２センシング端は、それぞれホール電圧を感知するセンシングコンタクト領域を含むことを特徴とする。
前記基板、入力コンタクト領域、接地コンタクト領域及びセンシングコンタクト領域は、全て第１導電型であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による垂直型ホールセンサー及びその製造方法によれば、磁気力感知のためのコンタクト構造をトレンチ構造で構成し、前記トレンチの側面には、絶縁膜を形成することで、磁気力感知のための垂直電流成分を最小化し、水平電流成分を最大化することができるという効果がある。
そして、基板表面より遥かに下の領域で電流経路が形成されるため、基板表面状態と関係なく磁場強度を測定することができるという長所がある。
これを通じて、従来技術に対して磁気力感知のためのセンシング正確度を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーのモジュールを示す上面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態によるリセスド・センシング・コンタクト（ｒｅｃｅｓｓｅｄ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ）構造を有する垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による垂直型ホールセンサーのモジュールを示す上面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による垂直型ホールセンサーのモジュールを示す上面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態による垂直型ホールセンサーのモジュールを示す上面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態による垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態による垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図１８】本発明の他の実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施形態を有することができるが、特定の実施形態を図面に例示して詳細な説明に詳しく説明する。しかし、これは、本発明の特定の実施形態に対して限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解すべきである。本発明を説明するにあたって関連の公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にし得ると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００２０】
第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明することに使用することがあるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使用される。
本明細書において使用する用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用するもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載する特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解すべきである。
【００２１】
空間的に相対的な用語である下（ｂｅｌｏｗ、ｂｅｎｅａｔｈ、ｌｏｗｅｒ）、上（ａｂｏｖｅ、ｕｐｐｅｒ）などは、図面に示すように、一つの素子または構成要素と他の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用することがある。空間的に相対的な用語は、図面に示す方向に加えて、使用時または動作時に素子の互いに異なる方向を含む用語として理解すべきである。例えば、図面に示す素子を翻す場合、他の素子の下（ｂｅｌｏｗ、ｂｅｎｅａｔｈ）と記述した素子は、他の素子の上（ａｂｏｖｅ、ｕｐｐｅｒ）に置かれてもよい。従って、例示的な用語である下は、下と上の方向を両方とも含んでもよい。素子は、他の方向に配向されてもよく、これにより、空間的に相対的な用語は、配向によって解釈されることができる。
また、「第１導電型」及び「第２導電型」という用語は、ＰまたはＮ型のように互いに反対の導電型を示し、ここで説明し例示する各実施形態は、その相補的な実施形態も含む。以下、本発明の一実施形態では、第１導電型がＰ型であり、第２導電型がＮ型の場合を例示して説明する。
【００２２】
以下、本発明に係る垂直型ホールセンサーを実施するための形態の具体例を添付の図面を参照して詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーは、Ｐ型基板１０、基板１０の表面から垂直方向に形成された入力端または電極１００、２個の接地端または電極２００及び２個のセンシング端３００を含む。素子の動作のために、基板１０上には層間絶縁膜２０が形成される。一実施形態として、層間絶縁膜２０内には、入力端１００、２個の接地端（ｆｏｒｃｅ  ｏｕｔ）２００、及び２個のセンシング端３００とそれぞれ電気的に接続するコンタクトプラグ（１４０、２４０、３４０）を含む。
【００２３】
本発明による垂直型ホールセンサーの入力端１００は、トレンチ構造で形成される。具体的に、入力端１００は、一定深さで形成されたトレンチ１２５と、トレンチ１２５の側面に形成された絶縁膜１２０と、トレンチ１２５の下部領域に形成されたＰ型の入力コンタクト領域１１０とを含む。
入力コンタクト領域１１０は、基板１０の内部に深いジャンクション（ｄｅｅｐ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）形態で形成される。トレンチ１２５の内部には、導電体１３０が形成される。導電体１３０の材質としてはポリシリコンを使用する。
【００２４】
絶縁膜１２０は、トレンチ１２５の側面に形成され、トレンチ下部（ｂｏｔｔｏｍ）には形成されない。これは、入力コンタクト領域１１０が導電体１３０と電気的に接続するためである。また、入力コンタクト領域１１０が別の入力電源と接続するために、入力端１００は、入力コンタクト領域１１０と電気的に接続するコンタクトプラグ１４０を含む。一実施形態として、コンタクトプラグ１４０は、窒化チタン（ＴｉＮ）及びタングステン（Ｗ）で形成された埋め込み層で形成される。
入力コンタクト領域１１０は、Ｐ型の不純物であるホウ素（Ｂ）、フッ化ホウ素（ＢＦ２）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）などの不純物を基板１０より高い不純物濃度でイオン注入して形成される。但し、本発明は上記実施形態に限定されず、他の実施形態でその他の適切な不純物が適用されてもよい。
【００２５】
ドーピングとは、人為的に少ない量の不純物を純粋な半導体に注入して、電子濃度を超えるか欠乏させることで、電気的特性を変化させることを意味する。本発明において、不純物及び不純物の濃度は、垂直型ホールセンサーを動作させるために適切な事項が適用される。
【００２６】
入力コンタクト領域１１０は、基板１０の表面を端点とする深いトレンチ構造の下に形成されるので、リセスドコンタクト領域（ｒｅｃｅｓｓｅｄ  ｃｏｎｔａｃｔ）といえる。基板１０の内部に入力コンタクト領域１１０が形成されることにより、電流経路が表面で形成されず、基板１０の表面より遥かに下で形成されるので、表面効果（ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｆｆｅｃｔ）によって電流経路が妨害されない。
２個の接地端２００は、入力端１００を中心として両側に一定間隔離隔して形成される。一実施形態として、接地端２００は、一定深さで形成されたトレンチ（２２５ａ、２２５ｂ）、トレンチ（２２５ａ、２２５ｂ）の側面に形成された絶縁膜２２０、及びトレンチ（２２５ａ、２２５ｂ）の下部領域に形成されたＰ型の接地コンタクト領域２１０を含むように形成される。また、トレンチ（２２５ａ、２２５ｂ）の内部には、導電体２３０がさらに形成される。
【００２７】
接地コンタクト領域２１０は、Ｐ型のホウ素（Ｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）などの不純物を基板１０より高い不純物濃度でイオン注入して形成される。但し、本発明は、上記実施形態に限定されず、その他に適切な不純物が適用されてもよい。また、接地コンタクト領域２１０は、別の接地電源と電気的に接続され、このため、接地端２００は、接地コンタクト領域２１０と接続されるコンタクトプラグ２４０をさらに含む。
【００２８】
２個のセンシング端３００は、入力端１００を中心として両側に一定間隔離隔し、一方の３００−１は、入力端１００及び第１接地端２００−１間領域に形成され、他方の３００−２は、入力端１００及び第２接地端２００−２間領域に形成される。好ましくは、各センシング端３００は、入力端１００及び各接地端２００の間の真中に形成される。または、センシング端（３００−１、３００−２）は、全体的なセンサーの要求敏感度に基づいて入力端１００に近接して形成されるか、接地端（２００−１、２００−２）に近接して形成されてもよい。
【００２９】
センシング端３００は、基板１０の内部領域に形成されるＰ型のセンシングコンタクト領域３１０を含む。センシングコンタクト領域３１０は、入力コンタクト領域１１０及び各接地コンタクト領域２１０間に発生する電流によって発生するホール電圧を感知する。この時、センシング端３００は、センシングコンタクト領域３１０と電気的に接続するコンタクトプラグ３４０をさらに含む。
他の実施形態として、センシングコンタクト領域３１０は、Ｐ型のドーパントであるホウ素（Ｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）などの不純物を基板１０より高い不純物濃度でイオン注入して形成される。つまり、本発明は、上記実施形態に限定されず、その他に適切な不純物が適用されてもよい。
【００３０】
センシングコンタクト領域３１０がセンシングポイント（Ｓｅｎｓｉｎｇ  ｐｏｉｎｔｓ）で動作する。一実施形態として、センシングコンタクト領域３１０は、基板１０の表面に形成されてもよく、場合によっては、基板１０の表面よりさらに深い所に形成されてもよい。
実施形態により、入力端１００の両側領域には、トレンチ１２５より浅い分離膜１２が形成される。浅い分離膜１２の一実施形態としては、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）、ロコス（ＬＯＣＯＳ）酸化膜などが適用される。実施形態により、各接地端２００の両側領域にも浅い分離膜１２が形成される。浅い分離膜１２の一実施形態としては、上述したように、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）、ロコス（ＬＯＣＯＳ）酸化膜などが適用される。
【００３１】
このように形成された入力端１００及び２個の接地端２００がそれぞれ入力電源及び接地電源と接続されると、図１に示すように、周辺の磁場環境によって多様な形態の電流が発生する。例えば、基板１０の表面方向に平行な磁場が存在しない場合、入力端１００から各接地端２００に形成される電流の経路は、矢印１のように形成される。一方、基板１０の表面方向に平行な磁場が存在する場合、入力端１００から各接地端２００に形成される電流の経路は、矢印２または矢印３のように磁場によって電流経路が影響を受けて曲がる形態で流れる。電流経路（矢印（１、２、３））は、全て水平成分の電流経路が垂直成分の電流経路より遥かに大きいため、従来技術に比べて磁場センシング能力の向上を期待することができる。
【００３２】
このように、本願発明による垂直型ホールセンサーの入力端１００及び各接地端２００の間に形成される電流は、基板１０の表面部に形成されないので、別の表面空乏層（Ｓｕｒｆａｃｅ  ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）を必要としない。また、接地端２００のトレンチ側面には絶縁膜２２０が形成され、寄生電流（ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｃｕｒｒｅｎｔ）の発生を抑制することができる。つまり、側壁絶縁膜を有するトレンチの側壁から電流が漏れない。
【００３３】
本発明による垂直型ホールセンサーは、上記のように構成された全体構成を囲むように構成される分離接地リング４００をさらに含む。より具体的に、分離接地リング４００は、基板１０の内部に形成された入力端１００、２個の接地端２００及び２個のセンシング端３００を含む全体構成をその他の構成要素と分離することで、動作特性を確保するだけでなく、基板１０に対して特定電位の電圧を印加することができるという特徴がある。
【００３４】
分離接地リング４００は、基板１０と電気的にコンタクトするためのもので、基板内に一定深さで形成されたトレンチ４２５、トレンチ４２５の側面に形成された絶縁膜４２０、トレンチ内部に形成された導電体４３０、トレンチ４２５の下部領域に形成された基板コンタクト領域４１０を含み、層間絶縁膜２０に形成されて導電体４３０と電気的に接続するコンタクトプラグ４４０を含む。また、分離接地リング４００は、周辺素子と電気的に分離する役割もする。
図１では、分離接地リング４００が入力端１００、２個の接地端２００及び２個のセンシング端３００を含む全体構成の右側に形成されると示したが、分離接地リング４００は、一つのリング状で構成され、全体構成を囲むように形成される。
【００３５】
上記のように構成される垂直型ホールセンサーは、基板１０に形成された入力端１００、接地端２００、及びセンシング端３００がそれぞれトレンチ構造で形成され、それぞれのトレンチ構造は、側面に絶縁膜が形成されることで、磁気力感知のためのコンタクトポイントをシリコン基板内部に形成することにより、磁場感知のための電流が基板１０の表面に流れなくなる。これにより、別の表面空乏層（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）が不要で、センシング効果も向上させることができるという効果がある。
【００３６】
図２は、本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーのモジュールを示す上面図であり、入力端１００、接地端２００、センシング端３００が一字型のライン状（ｌｉｎｅｒ  ｔｙｐｅ）または線型構造で構成されることを示す。前記構造において、入力用トレンチ、接地用トレンチ、センシング用トレンチがピラー（ｐｉｌｌａｒ）のような模様を表している。
【００３７】
図３及び図４は、それぞれ本発明の第２、第３の実施形態による垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
図３に示すように、本発明の第２の実施形態による垂直型ホールセンサーの入力端１００は、センシング端３００と同様に、トレンチ構造なしに基板１０表面に形成される。そして、接地端２００及び分離接地リング４００は、トレンチ構造で形成される。このような構成により発生する電流の経路は、依然として斜め方向であるので、表面の不良による影響を受けない。
【００３８】
図４に示すように、本発明の第３の実施形態による垂直型ホールセンサーの入力端１００は、中間ポイントコンタクト（ｍｉｄ−ｐｏｉｎｔ  ｃｏｎｔａｃｔ）を有するように図１に示した入力端１００のトレンチ１２５の深さより浅い深さを有するトレンチ１２４構造で形成される。この時、トレンチ１２４は、入力端１００の周辺に位置する接地端２００のトレンチ（２２５ａ、２２５ｂ）よりは浅い深さで形成されてもよい。そして、トレンチ１２４の側面に形成された絶縁膜１２０と、トレンチ１２４の下部領域に形成されたＰ型の入力コンタクト領域１１０とを含む。
また、トレンチ１２４の内部には、導電体１３０が形成される。図４のように、入力端１００のトレンチ１２４の深さは、素子の特性上、目標とする電流経路の形態によって多様に変更して適用されることができる。
【００３９】
図５は、本発明の第４の実施形態によるリセスドセンシングコンタクト（ｒｅｃｅｓｓｅｄ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ）構造を有する垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
図５に示すように、本発明の第４の実施形態による垂直型ホールセンサーのセンシング端３００は、トレンチ構造で形成される。
具体的に、各センシング端３００は、一定深さで形成されたトレンチ３２５と、トレンチ３２５の側面に形成された絶縁膜３２０と、トレンチ３２５の下部領域に形成されたＰ型のセンシングコンタクト領域３１０とを含む。
【００４０】
トレンチ３２５の内部には、導電体３３０が形成される。結果として、上記で提示した実施形態と違って、基板１０の表面からさらに深い所にセンシングコンタクト領域３１０を形成する。このようにすることで、センシングコンタクト領域３１０も基板１０の表面による影響を受けることなく磁場をセンシングすることができるようになり、磁場センシング能力がさらに大きくなる。
センシング端３００のトレンチ３２５は、多様な深さで形成される。一実施形態として、図５のように、入力端１００及び接地端２００のトレンチより浅い深さで形成されてもよく、これと違って、入力端１００及び接地端２００のトレンチと同一の深さで形成されてもよい。
【００４１】
このような理由により、本発明では、多様なトレンチの組み合わせ及びトレンチの構成を適用することができる。例えば、前記組み合わせは、入力、接地、センシング電極のためのトレンチが全て同一の深さで形成される場合、入力、接地電極のためのトレンチは、同一の深さで形成され、センシング電極のためのトレンチは浅い深さで形成される場合、接地電極のためのトレンチを深く形成する場合、入力電極のためのトレンチが浅い深さで形成される場合、センシング電極のためにトレンチが形成されない場合などを含む。但し、上記のような例は、一例に過ぎず、多様な電極によって適正なトレンチの深さが適用されてもよく、本発明の範囲内に適切に変更して適用されてもよい。
【００４２】
図６は、本発明の第２の実施形態による垂直型ホールセンサーのモジュールを示す上面図である。
図６に示すように、本発明の第２の実施形態による垂直型ホールセンサーのモジュールは、入力端１００を交差点として２個の垂直型ホールセンサー（Ａ、Ｂ）が互いに対して十字構造で構成される。即ち、入力端１００を中心として上下左右の四方向にそれぞれ接地端２００及びセンシング端３００が形成され、全体的には図６のような十字構造で構成される。
【００４３】
図６に示した実施形態では、入力端１００及び４個の接地端２００は、トレンチ構造で形成され、トレンチの側面には、絶縁膜（１２０，２２０）が形成され、４個のセンシング端３００は、トレンチ構造ではなく、センシングコンタクト領域３１０のみが基板１０内部に形成されている構成を示している。入力端１００及び接地端２００のトレンチ構造は、図１または図４のように構成される。また、図５のように、センシング端３００もトレンチ構造で形成された垂直型ホールセンサーも適用されてもよい。
【００４４】
図７及び図８は、それぞれ本発明の第３、第４の実施形態による垂直型ホールセンサーのモジュールを示す上面図である。
先ず、図７に示すように、本発明の第３の実施形態によるホールセンサーモジュールは、図６に示した全体構成を取り囲むようにリング状の分離接地リング（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｇｒｏｕｎｄ  ｒｉｎｇ  ａｒｏｕｎｄ  ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ）４００をさらに含む。
具体的に、分離接地リング４００は、リング状に形成されたトレンチ４２５と、トレンチ４２５の両側面（内側面及び外側面）に形成された絶縁膜４２０と、トレンチ４２５の下部領域に形成された基板コンタクト領域４１０と、トレンチ内部に形成された導電体４３０と、導電体４３０と電気的に接続されたコンタクトプラグ４４０とを含む。
【００４５】
または、図８に示すように、本発明の第４の実施形態による垂直型ホールセンサーのモジュールの４個の接地端２００は、一つのリング状のトレンチ２２５で構成され、互いに連結した構造で形成される。これにより、垂直型ホールセンサーの入力端１００が陽極のターミナルとなり、一つのリング状（Ｒｉｎｇ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の深いトレンチ構造を有する接地端２００は、陰極のターミナルを有する電極（ｄｅｅｐ  ｔｒｅｎｃｈ  ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｔｅｒｍｉｎａｌ  ｒｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）となる。この垂直型ホールセンサーは、「Ｂｕｌｌ’ｓ  Ｅｙｅ」または「Ｄａｒｔ  Ｂｏａｒｄ」タイプの同心円の構造であるといえる。
【００４６】
このように形成されたリング状のホールセンサーモジュールは、リング状に形成されたトレンチ２２５、トレンチの両側面（内側面及び外側面）に形成された絶縁膜２２０、トレンチ２２５の下部領域に形成された接地コンタクト領域２１０、トレンチ内部に形成された導電体２３０、導電体２３０と電気的に接続されたコンタクトプラグ２４０を含む。この場合、別に分離構造（分離接地リング）を必要としない。接地端２００がリング状で分離構造（分離接地リング）を代用することができるからである。
【００４７】
また、上記例とは違って、本発明による垂直型ホールセンサーの入力端１００、２個の接地端２００及び２個のセンシング端３００は、それぞれＮ型のコンタクト領域を含み、各Ｎ型のコンタクト領域は、Ｎ型のウエル領域に形成されてもよい。以下に、図９及び図１０を通じて詳しく説明する。
図９及び図１０は、それぞれ本発明の第５、第６の実施形態による垂直型ホールセンサーを示す断面図である。
【００４８】
先ず図９に示すように、本発明の第５の実施形態による垂直型ホールセンサーは、Ｐ型基板１０、Ｐ型基板１０内に形成されたＮ型ウエルであるセンシング領域１５、Ｎ型のコンタクト領域（入力コンタクト領域１１５、接地コンタクト領域２１５、センシングコンタクト領域３１５）をそれぞれ含む入力端１００、２個の接地端２００、及び２個のセンシング端３００を含む。入力端１００、２個の接地端２００、及び２個のセンシング端３００は、Ｎ型のコンタクト領域（１１５、２１５、３１５）を含み、Ｎ型のコンタクト領域（１１５、２１５、３１５）は、Ｎ型ウエルであるセンシング領域１５内に形成される構成を除いては、図２乃至図９の構成と同一であるので、重複する事項に対する詳細な説明は以下で省略する。ここで、分離領域４００は、Ｐ型基板１０と電気的な接続のために形成され、Ｎ型ウエルであるセンシング領域１５の外領域に位置する。
【００４９】
Ｎ型ウエルであるセンシング領域１５は、Ｎ型のドーパントであるＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）などの不純物をイオン注入して形成されたレトログレードウエル（ｒｅｔｒｏｇｒａｄｅｄ  ｗｅｌｌ）を使用する。しかし、本発明は、上記例に限定されず、その他に適切な不純物が適用されてもよい。基板１０の表面から基板１０の底面にいくほどさらに高い濃度を有する。ここで、Ｎ型ウエルであるセンシング領域１５は、Ｎ型のエピ層で形成する。または、Ｎ型ドーパントでイオン注入して拡散させて形成されたウエル（ｄｉｆｆｕｓｅｄ  ｗｅｌｌ）を使用してもよい。
【００５０】
入力端１００、２個の接地端２００、及び２個のセンシング端３００のコンタクト領域（１１５、２１５、３１５）も、Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）などの不純物をイオン注入して形成し、好ましくは、コンタクト領域（１１５、２１５，３１５）は、センシング領域１５よりは高い不純物濃度でイオン注入して形成される。これにより、コンタクト抵抗を最小化することができる。また、接地端２００及びセンシング端３００、入力端１００のトレンチの深さは、Ｎ型ウエルの深さより浅く形成される。
また、図１０に示すように、本発明の第６の実施形態による垂直型ホールセンサーは、Ｎ型の埋め込み領域１７をさらに含む。
【００５１】
図１０に示した実施形態において、Ｎ型の埋め込み領域１７は、入力端１００の入力コンタクト領域１１５と共に２個の接地端２００の接地コンタクト領域２１５を全て含むように形成される。このような構成を通じて、入力コンタクト領域１１５から各接地コンタクト領域２１５方向に形成される電流が基板１０の表面に及ぶ影響を最小化することができ、センシング信頼度が高められるという効果がある。
【００５２】
また、Ｎ型の埋め込み領域１７で電流経路が形成されるため、低い抵抗を有するＮ型の埋め込み領域１７によってより多い水平電流を確保することができ、センシング能力が増加する。
Ｎ型の埋め込み領域１７は、Ｎ型ウエル領域１５より下に位置するか、Ｎ型ウエル領域１５の下部面に近接しながらＮ型ウエル領域１５よりさらに高い濃度で形成される。ここで、分離領域４００は、Ｐ型基板１０と電気的な接続のために形成され、Ｎ型ウエルであるセンシング領域１５及びＮ型の埋め込み領域１７の外領域に位置する。
【００５３】
以下、図１１乃至図１４を通じて上記のような垂直型ホールセンサーの製作方法について詳しく説明する。
図１１乃至図１４は、本発明の一実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
図１１に示すように、Ｐ型の半導体基板１０を準備する。実施形態により、Ｐ型の半導体基板１０には、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）及びロコス（ＬＯＣＯＳ）酸化膜などの浅い素子分離膜１２が形成される。ＳＴＩ及びロコス酸化膜は、適用可能な多様な工程を通じて形成され、本発明では、その他の適切な工程を通じて製造された素子分離膜１２が適用される。
【００５４】
図１２に示すように、Ｐ型の基板１０上にトレンチマスク１を形成し、Ｐ型の基板１０上に一定深さの入力トレンチ１２５及び２個の接地トレンチ（２２５ａ，２２５ｂ）を形成する。実施形態により、前記工程を通じて２個の接地トレンチ（２２５ａ，２２５ｂ）の外領域には、分離構造の形成のためのトレンチ４２５をさらに形成してもよい。この時、一度のマスクで数個のトレンチを形成することができるので、製造費用が低くなる。
図１２においては、入力端１００の入力トレンチ１２５と２個の接地端２００の接地トレンチ（２２５ａ、２２５ｂ）が同一の深さで形成する構成を示しているが、実施形態により、入力トレンチ１２５は、別のトレンチマスクを活用して接地トレンチ（２２５ａ、２２５ｂ）とは異なる深さで形成してもよい。
【００５５】
以下、図１３などでは、センシング端３００がトレンチ構造で形成される例を示していないが、実施形態によって別のトレンチマスクを活用してセンシング端３００のセンシングトレンチを形成してもよい。
上記のように形成されたトレンチ内部には、Ｂ１１またはＢＦ２などの不純物をイオン注入することでＰ型のコンタクト領域（１１０、２１０、４１０）を形成する。但し、その他のＰ型の適切な不純物も適用してもよい。説明の便宜のために、入力端１００のトレンチ内部に形成されたコンタクト領域は、入力コンタクト領域１１０、２個の接地端２００のトレンチ内部にそれぞれ形成されたコンタクト領域は、接地コンタクト領域２１０、別の分離構造４００のトレンチ内部に形成されたコンタクト領域は、基板コンタクト領域４１０と命名する。
【００５６】
入力コンタクト領域１１０、２個の接地コンタクト領域２１０、及び基板コンタクト領域４１０は、Ｐ型半導体基板１０の不純物濃度より高い濃度でイオン注入される。
図１３に示すように、トレンチ構造の側面には、絶縁膜（１２０、２２０、４２０）を形成し、トレンチの底面には絶縁膜を形成しない。この構造は、ウェハ上に整合酸化膜（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｌａｙｅｒ）を塗布し、異方性の（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）乾式エッチング工程、例えば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）プラズマを適用して、トレンチの底面に形成された酸化膜を選択的に除去する。
【００５７】
ＲＩＥ技術は、化学的に反応するプラズマを利用してウェハ上に塗布された物質を除去することに活用される。前記整合酸化膜を配置する技術は、スペーサ酸化膜形成（ｓｐａｃｅｒ  ｏｘｉｄｅ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と命名する。高濃度ドーピング領域であるＰ型のコンタクト領域（１１０、２１０、４１０）は、側面の絶縁膜（１２０、２２０、４２０）の形成後、イオン注入及び熱的アニール工程を通じて形成する。
【００５８】
このような工程を通じて、側面の絶縁膜（１２０、２２０、４２０）を形成し、下部領域に高濃度ドーピングコンタクト領域が形成されたトレンチ構造の内部には、導電体（１３０、２３０、４３０）を形成する。導電体としては、低い抵抗を有するポリシリコン材料を使用する。一例として、ポリシリコン材料としては、Ｐ型不純物としてイン−サイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）ドーピングされた材料が適用される。イン−サイチュドーピングとは、ポリシリコンが蒸着工程中でドーピングされることを意味する。または、ドーピングされないポリシリコンを蒸着し、次いで不純物注入を通じてドーピングを行い、ポリシリコン内の不純物が拡散するようにアニールまたは熱的処理を行ってもよい。絶縁膜（１２０、２２０、４２０）及び導電体（１３０、２３０、４３０）は、必要に応じてエッチバック（ｅｔｃｈｂａｃｋ）工程またはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程によって形成する。
【００５９】
図１４に示すように、入力端１００の入力トレンチと２個の接地端２００の接地トレンチとの間領域には、それぞれＰ型のセンシングコンタクト領域３１０を形成する。このため、別のマスク工程及びイオン注入工程を活用する。
そして図示していないが、深いトレンチ構造を形成した後、ゲート及びソース／ドレイン領域を形成する。次いで、基板１０またはゲート構造上には、層間絶縁膜２０を形成し、層間絶縁膜２０の内部にそれぞれのトレンチ領域またはコンタクト領域を電気的に接続するためのコンタクトプラグ（１４０、２４０、３４０、４４０）を形成する。このため、別のマスク工程を利用したエッチング工程及びエッチング工程を通じてエッチングされた内部領域にコンタクトプラグを形成する方法が適用される。
【００６０】
図１１乃至図１４では、入力端１００及び２個の接地端２００の深いトレンチ構造を形成した以後にセンシング端のセンシングコンタクト領域を形成する方法を示したが、センシングコンタクト領域を形成するステップは、深いトレンチ構造の形成以前に行ってもよい。
そして図示していないが、ゲート形成以後に深いトレンチ（１２５、２２５ａ、２２５ｂ、４２５）を形成してもよい。これにより、パターニングに必要な多くのマスクステップを減らすことができるという長所がある。ゲート形成後、深いトレンチを形成し、層間絶縁膜２０を形成し、層間絶縁膜２０の内部にそれぞれのトレンチ領域またはコンタクト領域を電気的に接続するためのコンタクトプラグ（１４０、２４０、３４０、４４０）を形成する。
【００６１】
図１５乃至図１８は、本発明の他の実施形態による垂直型ホールセンサーの製造方法を説明するための断面図である。
図１５に示すように、図１１と同様Ｐ型の半導体基板１０を準備する。実施形態により、Ｐ型の半導体基板１０には、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）及びロコス（ＬＯＣＯＳ）などの素子分離膜１２が形成される。ＳＴＩ及びロコス酸化膜は、適用可能な多様な工程を通じて形成される。
【００６２】
また、Ｐ型の基板１０内部にＮ型ウエルであるセンシング領域１５を形成する。このため、別のマスク工程及び不純物イオン注入工程が行われる。一実施形態として、Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）などの不純物を注入してセンシング領域１５を形成する。但し、これは一実施形態に過ぎず、その他に適切な不純物が適用されてもよい。不純物注入ステップに次いで、８００℃乃至１２００℃の範囲で約３０分から数時間内に熱的拡散工程を適用することで、不純物を拡散させることができる。
【００６３】
図１６に示すように、Ｎ型のセンシング領域１５が形成されたＰ型の基板１０上にトレンチマスク１を形成して、Ｎ型のセンシング領域１５（または、Ｐ型の基板１０）に一定深さの入力トレンチ１２５及び２個の接地トレンチ（２２５ａ，２２５ｂ）を形成する。実施形態により、前記工程を通じてセンシング領域１５の外領域には、分離構造の形成のためのトレンチ４２５をさらに形成してもよい。
【００６４】
図１６においては、入力端の入力トレンチ１２５と２個の接地端の接地トレンチ（２２５ａ，２２５ｂ）が同一の深さで形成する構成を示しているが、実施例により、入力トレンチ１２５は、別のトレンチマスクを活用して接地トレンチ（２２５ａ，２２５ｂ）とは異なる深さで形成してもよい。
以下、図１６などでは、センシング端がトレンチ構造で形成される実施形態を図示していないが、実施形態により、別のトレンチマスクを活用してセンシング端のセンシングトレンチを形成してもよい。
【００６５】
上記のように形成されたトレンチのうち、センシング領域１５内に形成されたトレンチ内部には、Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）などの不純物をイオン注入することで、Ｎ型のコンタクト領域（１１５、２１５）を形成する。但し、これは、一実施形態に過ぎず、その他に適切な不純物が適用されてもよい。説明の便宜のために、入力端のトレンチ内部に形成されたコンタクト領域は、入力コンタクト領域、２個の接地端のトレンチ内部にそれぞれ形成されたコンタクト領域は、接地コンタクト領域と命名する。
【００６６】
または、他の実施形態において、高濃度ドーピングのコンタクト領域（１１５、２１５、４１０）は、トレンチ内部に側面絶縁膜が形成された以後に形成される。
一実施形態において、入力コンタクト領域及び２個の接地コンタクト領域は、Ｎ型センシング領域１５の不純物濃度より高い濃度でイオン注入される。
これとは別に、上記のように形成されたトレンチがセンシング領域１５内に形成されないトレンチには、Ｂ１１またはＢＦ２などの不純物をイオン注入することで、Ｐ型の基板コンタクト領域４１０を形成する。
【００６７】
図１７に示すように、上述したスペースエッチング（ｓｐａｃｅ  ｅｔｃｈ）工程を通じて、トレンチ構造の側面には絶縁膜（１２０、２２０、４２０）を形成し、トレンチ底面は絶縁膜を除去する。トレンチ構造の内部には、導電体（１３０、２３０、４３０）を形成する。一例において、導電体として、Ｎ型不純物でドーピングされたポリシリコン（１２０、２２０）、またはＰ型不純物でドーピングされたポリシリコン４２０が適用される。絶縁膜（１２０、２２０、４２０）及び導電体（１３０、２３０、４３０）は、必要に応じて、エッチバック（ｅｔｃｈｂａｃｋ）工程またはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程によって形成する。
【００６８】
図１８に示すように、入力端１００の入力トレンチと２個の接地端２００の接地トレンチとの間領域には、それぞれＮ型のセンシングコンタクト領域３１５を形成する。このため、別のマスク工程及びイオン注入工程を活用することができる。
次いで、基板上には層間絶縁膜２０を形成し、層間絶縁膜２０の内部にそれぞれのトレンチ領域またはコンタクト領域を電気的に接続するためのコンタクトプラグ（１４０、２４０、３４０、４４０）を形成する。このため、別のマスク工程を利用したエッチング工程及びエッチング工程を通じてエッチングされた内部領域にコンタクトプラグを形成する方法が適用される。ここでも、図１１乃至図１４で説明したように、ゲート構造を形成する以前または以後に深いトレンチ構造を形成する。
また図示していないが、基板内に高濃度の第２導電型の埋め込み層を形成するステップを含む。高濃度の第２導電型の埋め込み層は、低濃度Ｎ型のセンシング領域１５以前に形成する。
【００６９】
このような本発明による垂直型ホールセンサーによると、磁気力を感知するためのコンタクト構造としてトレンチ構造を適用している。このような構造のトレンチ構造において、側面には絶縁膜を形成することで磁気力を感知するための垂直電流成分は最小化し、水平電流成分は最大化することができる。
【００７０】
これまで本発明についてその好ましい実施形態を中心として説明した。本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態に具現されることができることが理解できるであろう。従って、開示された実施形態は限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮すべきである。本発明の範囲は、前述した説明ではなく特許請求の範囲に表れており、それと同等の範囲内にある全ての相違点は、本発明に含まれたものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００７１】
１    トレンチマスク
１０    基板
１２    （素子）分離膜
１５    センシング領域
２０    層間絶縁膜
１００    入力端または電極
１１０、１１５    入力コンタクト領域
１２０、２２０、３２０、４２０    絶縁膜
１２４、１２５、２２５、２２５ａ、２２５ｂ、３２５、４２５    （入力、接地）トレンチ
１３０、２３０、３３０、４３０    導電体
１４０、２４０、３４０、４４０    コンタクトプラグ
２００、２００−１、２００−２    接地端または電極
２１０、２１５    接地コンタクト領域
３００、３００−１、３００−２    センシング端
３１０、３１５    センシングコンタクト領域
４００    分離接地リング
４１０    基板コンタクト領域
【図１】
0005966060.tif 000002
【図２】
0005966060.tif 000003
【図３】
0005966060.tif 000004
【図４】
0005966060.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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