(57)【要約】【課題】当該ホール素子の形成に用いる基板の選択自由度を高めることのできる縦型ホール素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】この縦型ホール素子は、Ｐ型のシリコンからなる半導体基板に形成され、同基板の表面に垂直な成分を含む電流がＮ型の半導体領域１２内の磁気検出部ＨＰに供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が磁気検出部ＨＰに印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力する。ここでは、半導体領域１２を、基板にＮ型の導電型不純物を添加し、それを拡散させることによって形成することとする。また、半導体領域１２は、深さ方向に濃度変化をもって形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板内に所定の導電型からなる半導体領域が形成されてなり、同基板の表面に垂直な成分を含む電流が前記半導体領域内の磁気検出部に供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が前記磁気検出部に印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力する縦型ホール素子において、
前記半導体領域は、前記半導体基板に導電型不純物が添加、拡散されるかたちで形成された拡散層からなり、
前記拡散層からなる半導体領域は、深さ方向に濃度変化をもって形成されてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項２】
前記拡散層からなる半導体領域は、前記半導体基板の表面に最低濃度をもって、同表面から裏面側へ進むにつれて高濃度になる態様で形成されてなる
請求項１に記載の縦型ホール素子。
【請求項３】
前記拡散層からなる半導体領域は、前記半導体基板の所定深さに最高濃度をもって、そこから基板表面側および基板裏面側へ進むにつれてそれぞれ低濃度になる態様で形成されてなる
請求項１に記載の縦型ホール素子。
【請求項４】
前記拡散層からなる半導体領域には拡散ストッパ膜が設けられ、同半導体領域が、前記拡散ストッパ膜に面した部分に最高濃度をもって、同拡散ストッパ膜から遠ざかるにつれて低濃度になる態様で形成されてなる
請求項１に記載の縦型ホール素子。
【請求項５】
前記半導体領域は、前記半導体基板と異なる導電型からなって、前記半導体基板に囲繞されるかたちで形成されてなる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、
前記半導体領域内には、前記半導体領域と異なる導電型の拡散層からなって、前記半導体領域の底面近傍を選択的に狭めて電流通路を形成する拡散分離壁が形成されてなり、前記磁気検出部はこの拡散分離壁によって電気的に区画されてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、
前記半導体領域内には、前記半導体領域よりも浅い拡散深さをもって、同半導体領域と異なる導電型の拡散層からなる拡散分離壁が形成されてなり、前記磁気検出部はこの拡散分離壁によって電気的に区画されてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項８】
前記半導体領域と異なる導電型の拡散層からなる拡散分離壁は、少なくとも「２μｍ」以上の拡散深さをもって形成されてなる
請求項６または７に記載の縦型ホール素子。
【請求項９】
前記半導体領域と異なる導電型の拡散層からなる拡散分離壁は、前記半導体基板の表面に最高濃度をもって、同表面から裏面側へ進むにつれて低濃度になる態様で形成されてなる
請求項６〜８のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、
前記半導体領域内には、ＳＴＩ構造をとって、前記半導体領域の底面近傍を選択的に狭めて電流通路を形成する絶縁分離壁が形成されてなり、前記磁気検出部はこの絶縁分離壁によって電気的に区画されてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、
前記半導体領域内には、前記半導体領域よりも浅い深さ寸法をもって、ＳＴＩ構造をとる絶縁分離壁が形成されてなり、前記磁気検出部はこの絶縁分離壁によって電気的に区画されてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の縦型ホール素子において、
前記ＳＴＩ構造をとる絶縁分離壁のトレンチ内壁には、前記半導体領域と異なる導電型からなる不純物層が形成されてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、
前記半導体基板の表面上には絶縁膜を介して平板状の電極材が設けられてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項１４】
前記電極材は少なくとも前記磁気検出部を覆うかたちで設けられ、適宜の配線を介して所定の電位に固定されるものである
請求項１３に記載の縦型ホール素子。
【請求項１５】
前記電極材は、印加される電圧に応じて前記磁気検出部の抵抗分布を可変とするものである
請求項１３に記載の縦型ホール素子。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、
前記半導体基板の表面には、ＬＯＣＯＳ構造をとるフィールド酸化膜が少なくとも前記半導体領域を覆うかたちで設けられてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、
前記半導体基板の表面には、前記半導体領域と異なる導電型からなる不純物層が少なくとも前記半導体領域を覆うかたちで形成されてなる
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、
前記半導体領域の表面に電流供給対および電圧出力対の各端部を有し、前記電流供給対の一端から供給されて前記磁気検出部に流れる前記基板の表面に垂直な成分を含む電流に対して前記基板の表面に平行な磁界成分が印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を前記電圧出力対の両端部に出力する
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項１９】
前記電流供給対の一端は、前記電圧出力対に挟まれるかたちで配されてなる
請求項１８に記載の縦型ホール素子。
【請求項２０】
前記電流供給対は、一端が前記電圧出力対に挟まれ、他端が前記電圧出力対に関して線対称に配されてなる
請求項１９に記載の縦型ホール素子。
【請求項２１】
前記電流供給対は、一端が前記電圧出力対に挟まれ、他端が前記電圧出力対を境にして一方側のみに配されてなる
請求項１９に記載の縦型ホール素子。
【請求項２２】
前記電流供給対および前記電圧出力対が互いに直交するかたちで配されてなる
請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項２３】
前記電流供給対および前記電圧出力対の各端部は、前記半導体基板の表面における不純物濃度の選択的に高められた部分として配設されてなる
請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項２４】
前記電圧出力対の少なくとも一端においては、前記ホール電圧信号が抵抗値を可変とする配線を介して出力される
請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項２５】
前記抵抗値を可変とする配線は、各異なる抵抗値をもつ複数の配線がそれぞれ一時的もしくは永続的に断線可能な態様をもって互いに電気的に並列に接続されてなる
請求項２４に記載の縦型ホール素子。
【請求項２６】
前記磁気検出部に供給される前記基板の表面に垂直な成分を含む電流が、少なくとも前記磁気検出部においては前記基板の表面に対し斜めの方向へ流れるよう導かれる
請求項１〜２５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項２７】
前記半導体基板はＮ型からなり、前記半導体領域はＰ型からなる
請求項１〜２６のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項２８】
前記半導体基板はＰ型からなり、前記半導体領域はＮ型からなる
請求項１〜２６のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項２９】
前記半導体基板は、ビエゾ抵抗効果に起因した応力印加に伴う抵抗変化を他の面方位よりも小さくする面方位にカット面を有する
請求項１〜２８のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項３０】
前記半導体基板はシリコンからなり、（１００）面をそのカット面とする
請求項２９に記載の縦型ホール素子。
【請求項３１】
前記半導体基板は、シリコンおよびゲルマニウムのいずれか一方からなる
請求項１〜２９のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項３２】
前記半導体基板は化合物半導体からなる
請求項１〜２９のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項３３】
前記半導体基板は、ＧａＡｓおよびＩｎＳｂおよびＩｎＡｓのいずれか１つからなる
請求項３２に記載の縦型ホール素子。
【請求項３４】
電気的に直列に接続される複数の素子が１チップに集積化されて磁気センサを構成する
請求項１〜３３のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項３５】
電気的に並列に接続される複数の素子が１チップに集積化されて磁気センサを構成する
請求項１〜３３のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項３６】
対向するかたちで配設された別の素子と対をなすかたちで１チップに集積化されて磁気センサを構成する
請求項１〜３５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項３７】
前記対をなす２つの素子は、いずれもチップとして切り出された基板の側面に対して４５°傾けられて配置される
請求項３６に記載の縦型ホール素子。
【請求項３８】
複数の素子が１チップに集積化されて前記半導体基板の原子配列を等しくする結晶方位に配されてなる
請求項１〜３７のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項３９】
複数の素子が互いに近接して１チップに集積化され、それら近接する複数の素子の周囲を囲繞する態様でトレンチアイソレーションが設けられてなる
請求項１〜３８のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項４０】
異なる角度から印加される磁界を検出する態様で複数の素子が１チップに集積化されて磁気センサを構成する
請求項１〜３９のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項４１】
前記半導体基板の表面に垂直な磁界成分を検出する横型ホール素子と共々、直交配置された２つの素子が１チップに集積化され、互いに直交する３軸方向からの磁界を検出する３次元磁気センサを構成する
請求項１〜３９のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項４２】
当該ホール素子から出力されるホール電圧信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路と共々１チップに集積化され、所定の方向から印加される磁界を検出する磁気センサを構成する
請求項１〜４１のいずれか一項に記載の縦型ホール素子。
【請求項４３】
請求項１〜４２のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、周辺回路としてＣＭＯＳ回路を有する
ことを特徴とする縦型ホール素子。
【請求項４４】
請求項６〜９のいずれか一項に記載の縦型ホール素子を製造する方法であって、
前記半導体領域と前記拡散分離壁との間に空乏層が形成された後においても前記半導体領域の底面近傍の電流通路が確保されるように、それら半導体領域および拡散分離壁の不純物濃度を調整する
ことを特徴とする縦型ホール素子の製造方法。
【請求項４５】
請求項４３に記載の縦型ホール素子を製造する方法であって、前記周辺回路としてのＣＭＯＳ回路の製造工程を共用するかたちで当該ホール素子を製造する
ことを特徴とする縦型ホール素子の製造方法。
【請求項４６】
半導体基板内に所定の導電型からなる半導体領域が形成されてなり、同基板の表面に垂直な成分を含む電流が前記半導体領域内の磁気検出部に供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が前記磁気検出部に印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力する縦型ホール素子を製造する方法であって、
前記半導体基板に導電型不純物を添加し、拡散させることによって、前記半導体領域を形成し、
前記半導体領域の形成は、前記半導体基板の表面へイオン注入を行って前記導電型不純物を添加した後、これに熱処理を施して同導電型不純物を拡散させることによって行われる
ことを特徴とする縦型ホール素子の製造方法。
【請求項４７】
半導体基板内に所定の導電型からなる半導体領域が形成されてなり、同基板の表面に垂直な成分を含む電流が前記半導体領域内の磁気検出部に供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が前記磁気検出部に印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力する縦型ホール素子を製造する方法であって、
前記半導体基板に導電型不純物を添加し、拡散させることによって、前記半導体領域を形成し、
前記半導体領域の形成は、裏面側に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域を備える第１の基板と表面側に拡散ストッパ膜を備える第２の基板とをそれら裏面および表面にて貼り合わせてこれを前記半導体基板とするとともに、この半導体基板に熱処理を施して前記高濃度領域に含まれる導電型不純物を拡散させることによって行われる
ことを特徴とする縦型ホール素子の製造方法。
【請求項４８】
半導体基板内に所定の導電型からなる半導体領域が形成されてなり、同基板の表面に垂直な成分を含む電流が前記半導体領域内の磁気検出部に供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が前記磁気検出部に印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力する縦型ホール素子を製造する方法であって、
前記半導体基板に導電型不純物を添加し、拡散させることによって、前記半導体領域を形成し、
前記半導体領域の形成は、表面側に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域が異なる導電型で交互に積層形成された基板を用い、この基板の表面に前記高濃度領域よりも低濃度なエピタキシャル膜をさらに形成してこれを前記半導体基板とするとともに、この半導体基板に熱処理を施して前記エピタキシャル膜に隣接する高濃度領域に含まれる導電型不純物を前記エピタキシャル膜へ拡散させることによって行われる
ことを特徴とする縦型ホール素子の製造方法。
【請求項４９】
半導体基板内に所定の導電型からなる半導体領域が形成されてなり、同基板の表面に垂直な成分を含む電流が前記半導体領域内の磁気検出部に供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が前記磁気検出部に印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力する縦型ホール素子を製造する方法であって、
前記半導体基板に導電型不純物を添加し、拡散させることによって、前記半導体領域を形成し、
前記半導体領域の形成は、前記半導体基板へ高加速度のイオン注入を行って同基板内部に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域を形成した後、これに熱処理を施してその高濃度領域に含まれる導電型不純物を前記半導体基板の表面側および裏面側へそれぞれ拡散させることによって行われる
ことを特徴とする縦型ホール素子の製造方法。
【請求項５０】
半導体基板内に所定の導電型からなる半導体領域が形成されてなり、同基板の表面に垂直な成分を含む電流が前記半導体領域内の磁気検出部に供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が前記磁気検出部に印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力する縦型ホール素子を製造する方法であって、
前記半導体基板に導電型不純物を添加し、拡散させることによって、前記半導体領域を形成し、
前記半導体領域の形成は、半導体からなる基板の表面に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域を形成した後、さらに同表面に前記高濃度領域よりも低濃度なエピタキシャル膜を形成してこれを前記半導体基板とするとともに、この半導体基板に熱処理を施して前記高濃度領域に含まれる導電型不純物を同基板の表面側および裏面側へそれぞれ拡散させることによって行われる
ことを特徴とする縦型ホール素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば磁気センサ等に用いられ、ホール効果を利用して基板表面（チップ面）に水平な磁界成分を検出する縦型ホール素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ホール素子は、非接触での角度検出が可能であることから、いわゆるホールＩＣ等に搭載されて例えば磁気センサとして車載内燃機関のスロットル弁開度センサ等の角度検出センサに用いられる。まず、図４１を参照して、ホール素子の磁気検出原理について説明する。
【０００３】
物質中を流れる電流に対して垂直な磁界（磁気）が加わると、それら電流および磁界の双方に垂直な方向に電界（電圧）が生じる。この現象をホール効果と呼び、ここで発生する電圧をホール電圧と呼ぶ。
【０００４】
例えば、図４１に示すようなホール素子（導体）１００を考えた場合、同素子の磁気検出部（ホールプレート）の幅をＷ、長さをＬ、厚さをｄ、同素子と磁界とのなす角度をθ、印加される磁束密度をＢ、供給（駆動）電流（端子ＴＩ−ＴＩ’間に流れる電流）をＩとすると、ホール電圧（端子ＴＶH−ＴＶH’間に生じる電圧）ＶHは、
ＶH＝（ＲHＩＢ／ｄ）ｃｏｓθ、ＲH＝１／（ｑｎ）
のように表せる。ここで、ＲHはホール係数であり、またｑは電荷、ｎはキャリア濃度である。
【０００５】
上記の関係式からも分かるように、ホール素子と磁界とのなす角度θに応じてホール電圧ＶHが変化するため、これを利用することで角度の検出が可能となる。このように、ホール素子を用いることで上述の角度検出センサを実現することができる。
【０００６】
そして、一般的なホール素子としては、例えば非特許文献１に記載のようなホール素子、いわゆる横型ホール素子が知られている。この横型ホール素子は、基板表面（チップ面）に対して垂直な磁界成分を検出するものである。
【０００７】
以下、図４２を参照して、このホール素子（横型ホール素子）についてさらに説明する。なお、図４２（ａ）はこのホール素子の平面図、図４２（ｂ）は図４２（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図である。
【０００８】
同図４２（ａ）および（ｂ）に示されるように、このホール素子は、大きくは、例えばＰ型のシリコンからなる半導体層（Ｐ−ｓｕｂ）２１の上に、例えばエピタキシャル成長にて形成されたＮ型のシリコンからなる半導体領域２２を有して構成されている。なお、こうした半導体領域２２（Ｎ-層）は、一般に「１．０×１０14〜１．０×１０17／ｃｍ3」の濃度に設定される。
【０００９】
また、半導体領域２２には、当該ホール素子を他の素子と素子分離すべく、半導体層２１に接続されるような例えばＰ型からなる拡散層（Ｐ型拡散分離壁）２４が形成されている。そして、同半導体領域２２の表面にあってこの拡散層２４にて囲まれる領域（活性領域）２２ａには、同表面の不純物濃度が選択的に高められるかたちでコンタクト領域（Ｎ+拡散層）２３ａ〜２３ｄが形成され、これらコンタクト領域２３ａ〜２３ｄとそこに配設される電極（配線）との間に良好なオーミックコンタクトが形成されるようになっている。さらに詳しくは、コンタクト領域２３ａおよび２３ｂとコンタクト領域２３ｃおよび２３ｄとは、互いに直交するかたちで上記領域（活性領域）２２ａの四隅に配置され、それら各領域に配設される電極（配線）を介して、それぞれ端子ＳおよびＧ、並びに端子Ｖ１およびＶ２と電気的に接続される。
【００１０】
ここで、例えば端子Ｓから端子Ｇへ一定の駆動電流を流すと、その電流は、上記コンタクト領域２３ａから半導体領域２２内をコンタクト領域２３ｂへと流れる。すなわちこの場合、基板表面の近傍に、同面（チップ面）に平行な成分を主に含む電流が流れることになる。このとき、その電流に対し基板表面（チップ面）に垂直な成分を含む磁界（例えば図４２中に矢印Ｂで示される磁界）が印加されると、前述したホール効果により、端子Ｖ１と端子Ｖ２との間にその磁界に応じたホール電圧が発生する。したがって、それら端子Ｖ１およびＶ２を通じてその発生したホール電圧信号を検出することで、図４１に示した先の関係式「ＶH＝（ＲHＩＢ／ｄ）ｃｏｓθ」に基づき検出対象とする磁界成分が、すなわち当該ホール素子に用いられる基板の表面（チップ面）に垂直な磁界成分が求められることとなる。なお、このホール素子においては、端子Ｖ１およびＶ２に駆動電流を流して端子ＳおよびＧにてホール電圧信号を検出することもできる。そのため、こうした電極の入れ替えを利用して、例えば電極の入れ替えを周期的に行って、同素子に発生するオフセット電圧（不平衡電圧）を相殺するような駆動方式なども実用されている。
【００１１】
また近年、上記横型ホール素子に加え、例えば特許文献１に記載されているように、基板表面（チップ面）に平行な磁界成分を検出するホール素子、いわゆる縦型ホール素子も提案されている。この縦型ホール素子は、異なる位相（角度）を検出する２つの素子を１チップに集積化できるという特長をもつため、２つの縦型ホール素子を「９０°」の角度をなすように配置することで、「０°〜３６０°」の角度範囲でリニアな出力（電圧信号）が得られる回転センサ等も実現可能になる。以下、図４３を参照して、縦型ホール素子の一例について説明する。なお、図４３において、図４３（ａ）はこのホール素子の平面図、図４３（ｂ）は図４３（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、図４３（ｃ）は図４３（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図である。
【００１２】
同図４３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、このホール素子は、エピタキシャル層を有して構成される半導体基板、いわゆるエピタキシャル基板に形成される。具体的には、このホール素子は、例えばＰ型のシリコンからなる半導体層（Ｐ−ｓｕｂ）３１と、この表面にＮ型の導電型不純物が導入されるかたちで形成された埋込層ＢＬと、さらにこの上にエピタキシャル成長にて形成されたＮ型のシリコンからなる半導体領域３２とを有して構成されている。なお、上記埋込層ＢＬは、いわば下部電極として機能するものであり、その不純物濃度は上記半導体領域３２よりも高い濃度に設定される。また、このホール素子において、半導体領域３２の深さ寸法３ａは例えば「９．５μｍ」に設定され、また同半導体領域３２の埋込層ＢＬまでの深さ寸法３ｂは例えば「５．５μｍ」に、そして埋込層ＢＬの厚み寸法は例えば「６．０μｍ」にそれぞれ設定される。
【００１３】
そして、上記半導体領域３２には、当該ホール素子を他の素子と素子分離すべく、半導体層３１に接続されるような例えばＰ型の拡散層（Ｐ型拡散分離壁）３４が形成されている。また、半導体領域３２の表面にあってこの拡散層３４にて囲まれる領域（活性領域）には、同表面の不純物濃度（Ｎ型）が選択的に高められるかたちでコンタクト領域（Ｎ+拡散層）３３ａ〜３３ｅが形成され、これらコンタクト領域３３ａ〜３３ｅとそこに配設される電極（配線）との間に良好なオーミックコンタクトが形成されるようになっている。そしてこれらコンタクト領域３３ａ〜３３ｅは、そこに配設される各電極（配線）を介して、それぞれ端子ＳおよびＧ１およびＧ２およびＶ１およびＶ２と電気的に接続されている。
【００１４】
また、拡散層３４にて囲まれる領域（活性領域）は、図４３（ａ）に示されるように、各拡散層によるｐｎ接合分離を通じて、Ｐ型の拡散層（Ｐ型拡散分離壁）３４ａおよび３４ｂを互いに隔てた領域３２ａ〜３２ｃに分割されている。そして図４３（ｂ）および（ｃ）に示されるように、これら領域１２ａ〜１２ｃにおいては、基板内部においても電気的に区画された領域が形成されている。
【００１５】
さらに詳しくは、これら領域においては、領域（素子領域）３２ａに上記コンタクト領域３３ａおよび３３ｄおよび３３ｅが、領域３２ｂに上記コンタクト領域３３ｂが、領域３２ｃに上記コンタクト領域３３ｃがそれぞれ形成されている。そして、コンタクト領域３３ａは、コンタクト領域３３ｂおよび３３ｃとこれらコンタクト領域に直交するコンタクト領域３３ｄおよび３３ｅとの双方に挟まれるかたちで配置されている。すなわち、同コンタクト領域３３ａは、上記拡散層３４ａおよび３４ｂを隔ててコンタクト領域３３ｂおよび３３ｃの各々に対向するような配置となっている。
【００１６】
そしてこのホール素子においては、上記領域３２ａの基板内部に電気的に区画される領域にあって上記コンタクト領域３３ｄおよび３３ｅにて挟まれる領域が、いわゆる磁気検出部（ホールプレート）ＨＰとなる。すなわち、このホール素子では、ここに印加される磁界に対応するホール電圧信号を生じさせることになる。
【００１７】
ここで例えば、上記端子Ｓから端子Ｇ１へ、また端子Ｓから端子Ｇ２へそれぞれ一定の駆動電流を流すと、その電流は、基板表面に形成されたコンタクト領域３３ａから上記磁気検出部ＨＰ、埋込層ＢＬを通じて、コンタクト領域３３ｂおよび３３ｃへとそれぞれ流れる。すなわちこの場合、上記磁気検出部ＨＰには、基板表面（チップ面）に垂直な成分を主に含む電流が流れることになる。このため、この駆動電流を流した状態において、基板表面（チップ面）に平行な成分を含む磁界（例えば図４３中に矢印Ｂで示される磁界）が当該ホール素子の磁気検出部ＨＰに印加されたとすると、前述したホール効果によって、上記端子Ｖ１と端子Ｖ２との間にその磁界に対応するホール電圧が発生する。したがって、それら端子Ｖ１およびＶ２を通じてその発生したホール電圧信号を検出することで、図４１に示した先の関係式「ＶH＝（ＲHＩＢ／ｄ）ｃｏｓθ」に基づき検出対象とする磁界成分が、すなわち当該ホール素子に用いられる基板の表面（チップ面）に平行な磁界成分が求められることとなる。ちなみに、このホール素子では、図４３（ａ）中に示す寸法ｄが磁気検出部（ホールプレート）の厚さ（上記関係式中の「ｄ」）に相当する。また、このホール素子において駆動電流を流す方向は任意であり、上記駆動電流の方向を反対にして磁界（磁気）の検出を行うこともできる。
【００１８】
また、上記縦型ホール素子の高感度化を図るべく、図４４に示すような構造とされた縦型ホール素子もある。同図４４に示されるように、このホール素子では、上記埋込層ＢＬの幅を狭くすることによって磁気検出部ＨＰの実効的な電流経路の幅が狭められ、磁気検出感度（いわゆる積感度）が高められている。なお、この図４４において、先の図４３に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。
【非特許文献１】前中一介、外３名，「集積化三次元磁気センサ」，電気学会論文誌  Ｃ，平成元年，第１０９巻，第７号，ｐ４８３−４９０
【特許文献１】特開平１−２５１７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
このように、図４３あるいは図４４に例示した縦型ホール素子では、磁気検出部（ホールプレート）ＨＰに印加される磁界成分、すなわち基板表面（チップ面）に水平な磁界成分を検出することが可能となる。さらに、これら縦型ホール素子では上記埋込層ＢＬが設けられていることで、半導体領域３２の底面近傍に確実に電流経路が確保されるようになる。また、先の図４４に例示した縦型ホール素子にみられるように、こうした埋込層ＢＬの幅を狭めることとすれば、磁気検出素子としての感度の向上も図られるようになる。しかしながら、こうした縦型ホール素子にあっては、半導体基板としてエピタキシャル基板を使用せざるを得ない構造となっており、使用基板の選択自由度についてはこれが大きく制限される構造となっている。
【００２０】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、当該ホール素子の形成に用いる基板の選択自由度を高めることのできる縦型ホール素子およ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】
【００２１】
こうした目的を達成すべく、請求項１に記載の発明では、半導体基板内に所定の導電型からなる半導体領域が形成され、同基板の表面に垂直な成分を含む電流が前記半導体領域内の磁気検出部に供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が前記磁気検出部に印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力する縦型ホール素子において、前記半導体領域を、前記半導体基板に導電型不純物が添加、拡散されるかたちで形成された拡散層からなるものとし、前記拡散層からなる半導体領域を、深さ方向に濃度変化をもって形成されたものとする。
【００２２】
このように上記半導体領域を拡散層（ウェル）からなるものとすることで、これを例えばイオン注入等により容易に形成することが可能になり、単一の導電型からなる基板をはじめとして、エピタキシャル基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等についてもこれを当該ホール素子の基板（半導体基板）として採用することができるようになる。すなわち、当該ホール素子の形成に用いる基板の選択自由度を大きく高めることが可能になる。
【００２３】
また、前記拡散層からなる半導体領域を、深さ方向に濃度変化をもって形成されたものとすることが有効である。こうした構造によれば、ホール素子の用途等に基づくユーザの要求にも柔軟に対応して同半導体領域内の電流経路として好ましい経路を選択、設定することが可能になる。
【００２４】
例えば、請求項２に記載の発明によるように、前記拡散層からなる半導体領域を、前記半導体基板の表面に最低濃度をもって、同表面から裏面側へ進むにつれて高濃度になる態様で形成されるものとした場合には、前記磁気検出部（ホールプレート）にあって基板表面に垂直な方向へ流れる電流成分を相対的に増加させることができ、ひいては磁気検出素子としての感度（いわゆる積感度）の向上が図られるようになる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明によるように、前記拡散層からなる半導体領域を、前記半導体基板の所定深さに最高濃度をもって、そこから基板表面側および基板裏面側へ進むにつれてそれぞれ低濃度になる態様で形成されるものとした場合も同様に、前記磁気検出部（ホールプレート）にあって基板表面に垂直な方向へ流れる電流成分を相対的に増加させることができ、ひいては磁気検出素子としての感度の向上が図られるようになる。
【００２６】
また、請求項４に記載の発明によるように、前記拡散層からなる半導体領域に拡散ストッパ膜が設けられ、同半導体領域を、前記拡散ストッパ膜に面した部分に最高濃度をもって、同拡散ストッパ膜から遠ざかるにつれて低濃度になる態様で形成されるもの、とした構造を採用することとすれば、前記拡散ストッパ膜により導電型不純物の拡散を抑制させ、前記拡散層からなる半導体領域の深さ方向に関する濃度変化を、その濃度分布の設計自由度を高くして容易に形成することが可能になる。特にこの構造は、上記請求項２に記載の構造と併せて用いることが有効である。
【００２７】
また、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の縦型ホール素子についてその構造の簡素化を図るためには、請求項５に記載の発明によるように、前記半導体領域を、前記半導体基板と異なる導電型からなるものとしてさらに、この半導体領域を、前記半導体基板に囲繞されるかたちで形成した構造とすることが有効である。こうした構造によれば、前記半導体基板と前記半導体領域との間にｐｎ接合が形成され、前記磁気検出部（ホールプレート）を内部に有する半導体領域が、周囲の領域と電気的に区画分離された領域となる。すなわち当該ホール素子は、拡散層や絶縁膜等からなる素子分離用の分離壁をもたない簡素な構造であっても、周囲の周辺回路等と好適に素子分離されるようになる。
【００２８】
さらに、これら請求項１〜５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子は、請求項６に記載の発明によるように、
・前記半導体領域内に、前記半導体領域と異なる導電型の拡散層からなって、前記半導体領域の底面近傍を選択的に狭めて電流通路を形成する拡散分離壁が形成され、前記磁気検出部がこの拡散分離壁によって電気的に区画された構造、
あるいは請求項７に記載の発明によるように、
・前記半導体領域内に、前記半導体領域よりも浅い拡散深さをもって、同半導体領域と異なる導電型の拡散層からなる拡散分離壁が形成され、前記磁気検出部がこの拡散分離壁によって電気的に区画された構造、
あるいは請求項１０に記載の発明によるように、
・前記半導体領域内に、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造をとって、前記半導体領域の底面近傍を選択的に狭めて電流通路を形成する絶縁分離壁が形成され、前記磁気検出部がこの絶縁分離壁によって電気的に区画された構造、
あるいは請求項１１に記載の発明によるように、
・前記半導体領域内に、前記半導体領域よりも浅い深さ寸法をもって、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造をとる絶縁分離壁が形成され、前記磁気検出部がこの絶縁分離壁によって電気的に区画された構造、
等々の構造とすることが有効である。これらの構造では、拡散分離壁や絶縁分離壁によって前記半導体領域内に磁気検出部（ホールプレート）が区画形成されるとともに、同半導体領域の底面近傍に電流通路が確実に確保されることになる。これにより、基板表面（チップ面）に平行な磁界成分を検出するという縦型ホール素子としての本来の機能が高く維持されるようになる。しかもこうした構造において、上記拡散分離壁や絶縁分離壁は、通常のＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）工程によって容易に形成することができる。このため、前記半導体領域、並びに拡散分離壁もしくは絶縁分離壁、ひいては当該ホール素子自体を通常のＣＭＯＳ工程によって容易に製造することが可能になる。
【００２９】
また、上記請求項６または７に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項８に記載の発明によるように、前記半導体領域と異なる導電型の拡散層からなる拡散分離壁を、少なくとも「２μｍ」以上の拡散深さをもって形成されたものとすることで、前記磁気検出部（ホールプレート）に流れる電流の横方向（基板表面に平行な方向）への広がりは効果的に抑制され、磁気検出素子としての感度の向上が図られるようになる。より好ましくは、同拡散分離壁の拡散深さを「３μｍ」以上にすることが望ましい。
【００３０】
さらに、請求項６〜８のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項９に記載の発明によるように、前記半導体領域と異なる導電型の拡散層からなる拡散分離壁を、前記半導体基板の表面に最高濃度をもって、同表面から裏面側へ進むにつれて低濃度になる態様で形成されたものとすることが有効である。
【００３１】
半導体基板の表面から不純物を添加し、それを拡散させて拡散層を形成する場合、それで形成される拡散層の幅は同基板の表面から深くなるにつれて狭くなる。このため、こうした拡散層によって前記磁気検出部が区画形成された縦型ホール素子では、同磁気検出部を流れる電流がより深い位置へ進むほど広がってしまい、磁気検出素子としての感度の低下を招く問題があった。この点、上記構造では、前記磁気検出部を区画する拡散分離壁を、前記半導体基板の表面に最高濃度をもって、同表面から裏面側へ進むにつれて低濃度になるような濃度分布に形成している。この拡散分離壁が前記半導体領域内に前記磁気検出部を形成するに際し、同拡散分離壁と前記半導体領域との間には空乏層が形成される。このとき空乏層の幅は、これを形成するｐ・ｎ領域の不純物濃度に依存し、濃度が薄く（低く）なるほど大きく（広く）なるため、上記構造によれば、前記磁気検出部が基板表面に略垂直な方向に沿って区画されることになる。これにより、磁気検出部における上記電流の広がりが抑制され、同磁気検出部を基板表面に垂直な方向へ流れる電流成分を相対的に増加させることができ、ひいては磁気検出素子としての感度（いわゆる積感度）の向上が図られるようになる。
【００３２】
また、上記請求項６〜９のいずれか一項に記載の縦型ホール素子を製造する方法としては、請求項４４に記載の発明によるように、前記半導体領域と前記拡散分離壁との間に空乏層が形成された後においても前記半導体領域の底面近傍の電流通路が確保されるように、それら半導体領域および拡散分離壁の不純物濃度を調整する方法を採用することが有効である。
【００３３】
上記請求項６〜９のいずれか一項に記載の構造では、前記半導体領域と前記拡散分離壁との間に空乏層が形成される。このため、当該ホール素子の製造過程において、前記半導体領域の底面近傍に形成される電流通路が塞がれてしまうことが懸念される。この点、上記方法によれば、それら半導体領域および拡散分離壁の不純物濃度を適切な範囲に設定することで、それらの間に形成される空乏層の幅もまた適切な幅とされ、前記半導体領域の底面近傍に電流通路が確保されるようになる。しかもこの方法では、不純物濃度を調整するだけで容易に上記電流通路が確保されるようになる。
【００３４】
また一方、上記請求項１０または１１に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項１２に記載の発明によるように、前記ＳＴＩ構造をとる絶縁分離壁のトレンチ内壁に、前記半導体領域と異なる導電型からなる不純物層が形成された構造とすることが有効である。
【００３５】
ところで、半導体基板にトレンチを形成すると通常、そのトレンチの内壁にはダメージ層が形成されることとなり、そこでキャリアの再結合が生じ易くなる。この点、トレンチ内壁に不純物層を設けた上記構造によれば、この不純物層によって上記キャリアの再結合が抑制され、前記半導体領域のキャリア移動度が高く維持されるようになる。また、この不純物層と前記半導体領域との間に形成されるｐｎ接合の空乏層が素子内部まで進入するようにもなるため、磁気検出部（ホールプレート）の厚さ（図４１に示した関係式中の「ｄ」）に相当する寸法が実質的に狭められることにもなる。すなわち、こうした構造によれば、磁気検出素子としての高感度化が図られるようにもなる。
【００３６】
また、上記請求項１〜１２のいずれか一項に記載の縦型ホール素子においては、請求項１３に記載の発明によるように、前記半導体基板の表面上に絶縁膜を介して平板状の電極材が設けられた構造とすることが有効である。こうした構造によれば、上記平板状の電極材を利用して、前記半導体基板の電位分布を固定したり、また可変としたりすることができるようになる。
【００３７】
具体的には、例えば請求項１４に記載の発明のように、前記電極材を、少なくとも前記磁気検出部を覆うかたちで設けられるものとしてさらに、この電極材を、適宜の配線を介して所定の電位に固定されるものとする。
【００３８】
ところで、この種のホール素子にあって素子表面に形成される層間絶縁膜内などには、ナトリウム（Ｎａ）等の可動イオンが存在する。このため、当該ホール素子への通電や温度変化等に伴ってこの可動イオンが動くことによって、基板表面における電圧出力端付近の電位が不安定となり、当該ホール素子から出力される極微小なホール電圧信号をふらつかせることがある。これは経時変動またはドリフトと呼ばれ、同電圧に基づく磁界の検出に誤差を生じさせ、特に当該ホール素子を角度検出センサとして用いた場合にはそのセンサ特性の劣化は避けられず、深刻である。
【００３９】
この点、少なくとも前記磁気検出部を覆うかたちで前記電極材を設けるようにした上記構造によれば、少なくとも前記磁気検出部における表面の電位は固定され、その周囲も安定した電位環境におかれるようになる。このため、上記層間絶縁膜内の可動イオンの動きが抑制されるとともに、この可動イオンに起因する経時変動等が小さくなり、ひいては磁気検出素子としての検出精度が高く維持されるようになる。またさらに、基板上方からのノイズを遮蔽（シールド）して当該ホール素子をノイズから保護することも可能になる。
【００４０】
また例えば、請求項１５に記載の発明のように、前記電極材を、印加される電圧に応じて前記磁気検出部の抵抗分布を可変とするものとする。
この種のホール素子においては、製造に際してのアライメントずれやパッケージングする際の応力の印加等に起因して、素子内部における抵抗成分の等価回路としての抵抗ブリッジが非平衡なものとなり、素子内部の電位分布にアンバランス（不平衡）が生じることがある。そうして素子内部の電流経路に偏りが生じると、同ホール素子には、磁界が印加されていないにもかかわらず、幾らかの出力電圧、いわゆるオフセット電圧（不平衡電圧）が発生するようになる。
【００４１】
この点、上記構造によれば、前記電極材へ適宜の電圧を印加することにより、素子内部の電位分布を変化せしめてオフセット電圧の原因となるアンバランス（不平衡）の調整、平衡化を図ることが可能になる。すなわち、簡素な回路構成で、もしくは補正回路によらずに、オフセット電圧の調整、並びにその低減が可能になるとともに、オフセット電圧を演算補正する補正回路等を備える構成にあってはその回路規模の縮小化が図られるようになる。
【００４２】
そして、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項１６に記載の発明によるように、前記半導体基板の表面に、ＬＯＣＯＳ構造をとるフィールド酸化膜（ＬＯＣＯＳ酸化膜）が少なくとも前記半導体領域を覆うかたちで設けられた構造とすることが有効である。
【００４３】
素子表面の層間絶縁膜内などに含まれる可動イオンの挙動が当該ホール素子の検出精度に影響を及ぼすことは前述した。この点、上記構造によれば、ＬＯＣＯＳ膜によって素子表面が覆われることでこれが保護され、上記可動イオンによる影響、すなわち検出精度の低下が抑制されるようになる。しかも、ＬＯＣＯＳ膜によって素子表面が保護されることで、同素子を形成した後に、例えばその周辺回路の製造工程としてイオン注入（イオンインプランテーション）処理やプラズマ処理等を基板全面に施したとしても、これによる当該ホール素子へのダメージは軽減されるようになる。なお、こうしたＬＯＣＯＳ膜も、通常のＣＭＯＳ工程によって容易に形成することができる。
【００４４】
また、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項１７に記載の発明によるように、前記半導体基板の表面に、前記半導体領域と異なる導電型からなる不純物層が少なくとも前記半導体領域を覆うかたちで形成された構造とすることも有効である。この場合も、例えば上記不純物層と前記半導体領域との間に逆バイアスの電圧を印加した状態に当該素子がおかれることで、その電圧の印加により形成されるｐｎ接合付近の空乏層によって素子表面が保護されることとなる。そうして、上記可動イオンによる影響、すなわち検出精度の低下が抑制されるようになる。
【００４５】
そして、上記請求項１〜１７のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項１８に記載の発明によるように、前記半導体領域の表面に電流供給対および電圧出力対の各端部を有し、前記電流供給対の一端から供給されて前記磁気検出部に流れる前記基板の表面に垂直な成分を含む電流に対して前記基板の表面に平行な磁界成分が印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を前記電圧出力対の両端部に出力するようにした構造を採用することで、素子の製造にあたって、また磁気検出素子としての性能面においても、実用に適したかたちで縦型ホール素子が実現されるようになる。
【００４６】
また、請求項１９に記載の発明によるように、この請求項１８に記載の縦型ホール素子において、前記電流供給対の一端を、前記電圧出力対に挟まれるかたちで配されたものとすれば、前記磁気検出部に流れる電流に対して生じるホール電圧を電圧出力対を通じて確実にとらえることができるようになる。
【００４７】
さらに、この請求項１９に記載の構造に関しては、請求項２０に記載の発明によるように、前記電流供給対を、一端が前記電圧出力対に挟まれ、他端が前記電圧出力対に関して線対称に配されたものとすることで、前記磁気検出部（ホールプレート）を横方向に流れる電流（基板表面に平行に流れる電流成分）に対して生じるホール電圧が打ち消されるようになり、検出対象とする磁界成分を、すなわち基板表面（チップ面）に平行な磁界成分を精度良く検出することができるようになる。
【００４８】
また一方、縦型ホール素子としての構造の簡素化を図る上では、請求項２１に記載の発明によるように、前記電流供給対を、一端が前記電圧出力対に挟まれ、他端が前記電圧出力対を境にして一方側のみに配されたものとすることが有効である。
【００４９】
さらに、上記請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項２２に記載の発明によるように、前記電流供給対および前記電圧出力対を、互いに直交するかたちで配された配置（レイアウト）にすることが有効である。すなわち、こうしたレイアウトによれば、簡単な素子設計をもって良好な素子特性が得られることとなる。
【００５０】
また、請求項２３に記載の発明では、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、前記電流供給対および前記電圧出力対の各端部を、前記半導体基板の表面における不純物濃度の選択的に高められた部分として配設されたものとする。
【００５１】
こうした構造によれば、それら各端部に配設される電極（配線）との間に良好なオーミックコンタクトが形成されるようになり、ひいてはより優れた電気特性が得られるようになる。
【００５２】
また、上記請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項２４に記載の発明によるように、前記電圧出力対の少なくとも一端において、前記ホール電圧信号が抵抗値を可変とする配線を介して出力されるようにした構造とすることが有効である。こうした構造によれば、前記ホール電圧信号に関する上記配線の抵抗値の調整を通じて前記ホール電圧信号の大小を調整して、前述したオフセット電圧を補正、低減することが可能になる。
【００５３】
具体的には、例えば請求項２５に記載の発明によるように、前記抵抗値を可変とする配線を、各異なる抵抗値をもつ複数の配線がそれぞれ一時的もしくは永続的に断線可能な態様をもって互いに電気的に並列に接続されたものとする。この場合、例えばスイッチング素子やトリミング等を通じて、上記並列接続された複数の配線のいずれか、もしくはその組み合わせを任意に選択することができる。このため、磁界が印加されていないときに幾らかの出力電圧、すなわちオフセット電圧が生じている場合には、その選択を通じて前記電圧出力対の少なくとも一端における配線を所望の抵抗値として、オフセット電圧を「０Ｖ」に近づけるように補正することができるようになる。すなわち、前述したオフセット電圧を補正、低減することが可能になる。
【００５４】
また、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項２６に記載の発明によるように、前記磁気検出部に供給される前記基板の表面に垂直な成分を含む電流が、少なくとも前記磁気検出部においては前記基板の表面に対し斜めの方向へ流れるよう導かれるような構造とすることが有効である。
【００５５】
基板表面（チップ面）に平行な磁界成分を検出するという縦型ホール素子としての本来の機能は、基板表面に垂直な成分を含む電流を前記磁気検出部に流すことができれば満足、維持され、基板表面に垂直な成分のみからなる電流（もしくはこの成分を主に含む電流）を前記磁気検出部に流すことは必須の構成ではない。そこで、この発明による上記構造を採用することとすれば、基板表面に垂直な成分を含む電流（斜め方向の電流）が前記磁気検出部に供給されることで縦型ホール素子としての本来の機能が維持されるとともに、基板表面に垂直な電流を流すことにとらわれて今まで制約されてきた素子に関する設計自由度についてもこれが大きく高められることになる。
【００５６】
また、上記請求項１〜２６のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項２７に記載の発明のように、
・前記半導体基板をＮ型に、また前記半導体領域をＰ型にした構造、
あるいは請求項２８に記載の発明のように、
・前記半導体基板をＰ型に、また前記半導体領域をＮ型にした構造、
といった構造を採用することが好ましい。
【００５７】
さらに、これらの構造も含めた上記請求項１〜２８のいずれか一項に記載の縦型ホール素子においては、請求項２９に記載の発明のように、前記半導体基板を、ビエゾ抵抗効果に起因した応力印加に伴う抵抗変化を他の面方位よりも小さくする面方位にカット面を有するものとすることで、例えばパッケージングの際などに応力の印加（ビエゾ抵抗効果）に起因して生じる前述したオフセット電圧についてもこれが好適に低減されるようになる。
【００５８】
例えば前記半導体基板をシリコン基板とする場合には、請求項３０に記載の発明によるように、この基板として、そのカット面を（１００）面とするものを採用することで、上記応力の印加に起因するオフセット電圧の発生は好適に抑制されるようになる。
【００５９】
また、上記請求項１〜２９のいずれか一項に記載の縦型ホール素子における、前記半導体基板の材料に関しては、例えば請求項３１に記載の発明によるように、
・シリコンおよびゲルマニウムのいずれか一方、
あるいは請求項３２に記載の発明によるように、
・化合物半導体、
等々の材料を採用することができる。さらに、請求項３２に記載の材料に関しては、請求項３３に記載の発明によるように、
・ＧａＡｓおよびＩｎＳｂおよびＩｎＡｓのいずれか１つ、
とすることが望ましい。これら材料は温度特性等に優れ、当該ホール素子の高感度化を図る上で特に有効である。
【００６０】
また、請求項３４に記載の発明では、上記請求項１〜３３のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、電気的に直列に接続される複数の素子を１チップに集積化して磁気センサを構成させるようにする。
【００６１】
このように複数のホール素子を直列に接続することで、センサ全体としての出力電圧（ホール電圧信号）が大きくなり、当該磁気センサとしての磁気検出感度（いわゆる積感度）が大きく高められるようになる。
【００６２】
一方、請求項３５に記載の発明では、上記請求項１〜３３のいずれか一項に記載の縦型ホール素子において、電気的に並列に接続される複数の素子を１チップに集積化して磁気センサを構成させるようにする。
【００６３】
このように複数のホール素子を並列に接続することで、センサ全体としての出力電圧（ホール電圧信号）、さらにはオフセット電圧（不平衡電圧）が平均化され、当該磁気センサとしての磁気検出精度が高く維持されるようになる。
【００６４】
また、上記請求項１〜３５のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項３６に記載の発明によるように、対向するかたちで配設された別の素子と対（ペア）をなすかたちで１チップに集積化されて磁気センサを構成するようにすることで、それら対向配置されて対をなすホール素子の出力電圧（ホール電圧）を平均化したり、それらホール素子の出力を切り替えたりするなどして、磁気センサとしての検出精度を高めることが可能になる。
【００６５】
またこの場合、請求項３７に記載の発明によるように、前記対をなす２つの素子を、いずれもチップとして切り出された基板の側面に対して４５°傾けられて配置されるものとすることで、素子外部から印加される種々の応力の影響を受けにくくなる。これにより、それら各ホール素子のオフセット電圧が好適に低減され、磁気センサとしての検出精度がさらに高められることとなる。
【００６６】
また、上記請求項１〜３７のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項３８に記載の発明によるように、複数の素子が１チップに集積化され、且つ、これら複数の素子を、前記半導体基板の原子配列を等しくする結晶方位に配した構造とすることが有効である。
【００６７】
通常、ホール素子の出力電圧（ホール電圧信号）は、磁気検出部（ホールプレート）のキャリア移動度に比例する。そして、こうしたキャリア移動度は、結晶構造（より詳しくは原子配列）に依存する傾向にある。また、前述した素子外部からの応力の印加に伴うピエゾ抵抗効果の影響も、同じく結晶構造に依存する傾向にある。このため、複数のホール素子を１チップ（同一の基板）に集積化する場合には、その基板のいずれの結晶方位（面方位）にそれらホール素子を配置するかが重要となる。この点、上記構造のように、それらホール素子を前記半導体基板の原子配列を等しくする結晶方位に配することとすれば、これらホール素子について良好なペア性が得られることとなる。すなわち、出力電圧（ホール電圧信号）や、ピエゾ抵抗効果に起因した応力の印加に伴う抵抗変化などについて、これらホール素子間でのばらつきが抑制され、ひいては磁気センサとして高い検出精度が得られるようになる。
【００６８】
また、上記請求項１〜３８のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、請求項３９に記載の発明によるように、複数の素子が互いに近接して１チップに集積化され、且つ、それら近接する複数の素子の周囲を囲繞する態様でトレンチアイソレーションが設けられた構造とすることで、素子外部から印加される種々の機械的な応力の影響が周囲のトレンチアイソレーションによって緩和され、より良好なペア性が得られるようになる。
【００６９】
さらに、こうした請求項１〜３９のいずれか一項に記載の縦型ホール素子に関しては、例えば請求項４０に記載の発明によるように、
・異なる角度から印加される磁界を検出する態様で複数の素子を１チップに集積化して磁気センサを構成させるようにした構造、
あるいは請求項４１に記載の発明によるように、
・前記半導体基板の表面に垂直な磁界成分を検出する横型ホール素子と共々、直交配置された２つの素子を１チップに集積化して、互いに直交する３軸方向からの磁界を検出する３次元磁気センサを構成させるようにした構造、
等々の構造をもって所要の磁気センサを実現することができる。
【００７０】
また、請求項４２に記載の発明によるように、上記請求項１〜４１のいずれか一項に記載の縦型ホール素子を、当該ホール素子から出力されるホール電圧信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路と共々１チップに集積化して、所定の方向から印加される磁界を検出する磁気センサを構成させるようにした構造とすれば、いわゆるホールＩＣとして簡素な構造で所要の磁気センサを形成することができるようになる。
【００７１】
また、請求項４３に記載の発明によるように、請求項１〜４２のいずれか一項に記載の縦型ホール素子は、周辺回路としてＣＭＯＳ回路を有するものとすることが有効である。
前述したように、これらの構造は、通常のＣＭＯＳ工程によって容易に形成することができる特長を有する。このため、用途に応じて素子周辺に設けられて、例えば信号処理回路や、オフセット電圧補正回路、あるいは温度補償回路等として機能する上記周辺回路についてもこれを、ＣＭＯＳ回路によって実現することが望ましい。こうした構成によれば、請求項４５に記載の発明によるように、前記周辺回路としてのＣＭＯＳ回路の製造工程を共用するかたちで当該ホール素子を製造することが可能になる。そして、こうした製造方法によれば、製造工程数の大幅な削減が図られるようになる。
【００７２】
他方、請求項４６〜５０に記載の発明では、半導体基板内に所定の導電型からなる半導体領域が形成されてなり、同基板の表面に垂直な成分を含む電流が前記半導体領域内の磁気検出部に供給された状態で、同基板の表面に平行な磁界成分が前記磁気検出部に印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を出力する縦型ホール素子を製造する方法として、前記半導体基板に導電型不純物を添加し、拡散させることによって前記半導体領域を形成するようにする。
【００７３】
こうした製造方法によれば、単一の導電型からなる基板をはじめとして、エピタキシャル基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等に対しても、縦型ホール素子を形成（製造）することが可能になる。
【００７４】
そしてこの場合、例えば請求項４６に記載の発明によるように、前記半導体領域の形成を、前記半導体基板の表面へイオン注入を行って前記導電型不純物を添加した後、これに熱処理を施して同導電型不純物を拡散させることによって行うこととする。こうした方法によれば、周知の半導体プロセスをもって容易に、上記請求項１に記載の構造などを実現することができるようになる。
【００７５】
また、請求項４７に記載の発明では、前記半導体領域の形成を、裏面側に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域を備える第１の基板と表面側に拡散ストッパ膜を備える第２の基板とをそれら裏面および表面にて貼り合わせてこれを前記半導体基板とするとともに、この半導体基板に熱処理を施して前記高濃度領域に含まれる導電型不純物を拡散させることによって行うこととする。こうした方法によれば、ＳＯＩ基板の製造などにおいて周知の貼合わせ法をもってより容易に、上記請求項２に記載の構造などを実現することができるようになる。
【００７６】
また、請求項４８に記載の発明では、前記半導体領域の形成を、表面側に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域が異なる導電型で交互に積層形成された基板を用い、この基板の表面に前記高濃度領域よりも低濃度なエピタキシャル膜をさらに形成してこれを前記半導体基板とするとともに、この半導体基板に熱処理を施して前記エピタキシャル膜に隣接する高濃度領域に含まれる導電型不純物を前記エピタキシャル膜へ拡散させることによって行うこととする。こうした方法では、前記エピタキシャル膜に隣接する高濃度領域に含まれる導電型不純物を前記エピタキシャル膜へ拡散させるに際し、前記エピタキシャル膜の反対側でその高濃度領域と隣接する異なる導電型の高濃度領域がいわゆる拡散ストッパ膜として機能するようになる。すなわちこの方法によっても、周知の半導体プロセスをもって容易に、上記請求項２に記載の構造などを実現することができるようになる。
【００７７】
また、請求項４９に記載の発明では、前記半導体領域の形成を、前記半導体基板へ高加速度のイオン注入を行って同基板内部に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域を形成した後、これに熱処理を施してその高濃度領域に含まれる導電型不純物を前記半導体基板の表面側および裏面側へそれぞれ拡散させることによって行うこととする。こうした方法によれば、ＳＯＩ基板の製造などにおいて周知の高加速度のイオン注入法をもって容易に、上記請求項３に記載の構造などを実現することができるようになる。
【００７８】
またさらに、請求項５０に記載の発明では、前記半導体領域の形成を、半導体からなる基板の表面に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域を形成した後、さらに同表面に前記高濃度領域よりも低濃度なエピタキシャル膜を形成してこれを前記半導体基板とするとともに、この半導体基板に熱処理を施して前記高濃度領域に含まれる導電型不純物を同基板の表面側および裏面側へそれぞれ拡散させることによって行うこととする。こうした方法によっても、周知の半導体プロセスをもって容易に、上記請求項３に記載の構造などを実現することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７９】
以下、この発明に係る縦型ホール素子およびその製造方法についてその第１の実施の形態を示す。
まず、図１を参照して、この実施の形態に係る縦型ホール素子の概略構造について説明する。なお、この図１において、図１（ａ）はこのホール素子の平面構造を模式的に示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図である。
【００８０】
同図１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、このホール素子は、例えば（１００）面をカット面とするＰ型のシリコン基板（Ｐ−ｓｕｂ）に、すなわち単一の導電型からなる半導体基板に形成される。具体的には、このホール素子は、例えばＰ型のシリコンからなる半導体層（Ｐ−ｓｕｂ）１１と、基板表面に例えばＮ型の導電型不純物が導入されて拡散層（ウェル）として形成されたＮ型の半導体領域（Ｎウェル）１２とを有して構成されている。さらに詳しくは、この半導体領域１２は、半導体基板（半導体層１１）に囲繞されるかたちで形成されている。
【００８１】
ところで、シリコン基板においては、面方位（１００）が、ビエゾ抵抗効果に起因した応力印加に伴う抵抗変化を他の面方位よりも小さくする面方位に相当する。このため、上記のように、半導体基板として（１００）面をカット面とするシリコン基板を採用することで、例えばパッケージングの際などに応力の印加（ピエゾ抵抗効果）に起因して生じるオフセット電圧は低減されるようになる。
【００８２】
また、シリコン等の半導体材料はＰ型からなる半導体よりもＮ型からなる半導体のほうが大きなキャリア移動度をもっているため、上記半導体領域１２の材料としては、Ｎ型の半導体材料（例えばシリコン）を用いることが望ましい。しかし、製造工程や構造上の条件等に応じてＰ型の半導体材料（Ｐ-層）を採用することも可能である。また、この半導体領域１２の不純物濃度が低く（薄く）なるほど、同領域におけるキャリア移動度は大きくなるため、磁気検出素子としての感度を上げる、すなわち出力電圧として大きな電圧を得るためには、同半導体領域１２の不純物濃度を低く（薄く）することが望ましい。ただしその一方で、この半導体領域１２のキャリア移動度が大きくなるほど、ここで発生するホール電圧の温度特性は逆に悪化する（温度変化に伴う電圧変化が大きくなる）ため、この半導体領域１２の不純物濃度は、これらを考慮しつつ最適な値に設定することがより望ましい。この半導体領域１２の不純物濃度は、例えば「１．０×１０14／ｃｍ3〜１．０×１０17／ｃｍ3」に設定される。
【００８３】
そして、このホール素子においても上記半導体層１１に、当該ホール素子を他の素子と素子分離すべく例えばＰ型からなる拡散層（Ｐ型拡散分離壁）１４が形成されている。そして、半導体領域１２の表面にあってこの拡散層１４にて囲まれる領域（活性領域）には、同表面の不純物濃度（Ｎ型）が選択的に高められるかたちでコンタクト領域（Ｎ+拡散層）１３ａ〜１３ｅが形成されている。これにより、これら各コンタクト領域とそこに配設される電極（配線）との間に良好なオーミックコンタクトが形成されることになる。そしてこれらコンタクト領域１３ａ〜１３ｅは、そこに配設される各電極（配線）を介して、それぞれ端子ＳおよびＧ１およびＧ２およびＶ１およびＶ２と電気的に接続される。なお、このホール素子において、上記コンタクト領域１３ｂおよび１３ｃは、それぞれコンタクト領域１３ａと対をなして電流供給対を形成するものであり、一方、上記コンタクト領域１３ｄおよび１３ｅは、電圧出力対の各端部に相当するものである。
【００８４】
また、拡散層１４にて囲まれる領域（活性領域）は、図１（ａ）に示されるように、各拡散層によるｐｎ接合分離を通じて、Ｐ型の拡散層（Ｐ型拡散分離壁）１４ａおよび１４ｂを互いに隔てた領域１２ａ〜１２ｃに分割されている。ここで、拡散層１４ａおよび１４ｂは、半導体領域１２よりも浅い拡散深さをもち、半導体領域１２の底面近傍を選択的に狭めて電流通路を形成している。そして、図１（ｃ）に示されるように、上記領域１２ａ〜１２ｃにおいては、基板内部においても電気的に区画された領域が形成されている。
【００８５】
さらに詳しくは、これら領域においては、領域（素子領域）１２ａに上記コンタクト領域１３ａおよび１３ｄおよび１３ｅが、領域１２ｂに上記コンタクト領域１３ｂが、領域１２ｃに上記コンタクト領域１３ｃがそれぞれ形成されている。そして、コンタクト領域１３ａは、コンタクト領域１３ｂおよび１３ｃとこれらコンタクト領域に直交するコンタクト領域１３ｄおよび１３ｅとの双方に挟まれるかたちで配置されている。すなわち、同コンタクト領域１３ａは、上記拡散層１４ａおよび１４ｂを隔ててコンタクト領域１３ｂおよび１３ｃの各々に対向するような配置となっている。
【００８６】
このホール素子においては、上記領域１２ａの基板内部に電気的に区画される領域にあって上記コンタクト領域１３ｄおよび１３ｅにて挟まれる領域が、いわゆる磁気検出部（ホールプレート）ＨＰとなる。すなわち、このホール素子では、ここに印加される磁界に対応するホール電圧信号を生じさせることになる。なおここでは、電流供給対の一端に相当する上記コンタクト領域１３ａが電圧出力対に相当する上記コンタクト領域１３ｄおよび１３ｅに挟まれ、電流供給対の他端に相当する上記コンタクト領域１３ｂおよび１３ｃが電圧出力対に関して線対称に配されている。これにより、磁気検出部ＨＰを横方向に流れる電流（基板表面に平行に流れる電流成分）に対して生じるホール電圧が打ち消され、ひいては検出対象とする磁界成分を、すなわち基板表面に平行な磁界成分を精度良く検出することができるようになる。さらに、拡散層１４ａおよび１４ｂが設けられていることで、横方向（基板表面に平行な方向）への電流がこれらに阻止され、これによっても検出精度の向上が図られている。
【００８７】
ここで例えば、上記端子Ｓから端子Ｇ１へ、また端子Ｓから端子Ｇ２へそれぞれ一定の駆動電流を流すと、その電流は、基板表面に形成されたコンタクト領域１３ａから磁気検出部ＨＰ、そして拡散層１４ａおよび１４ｂの下方を通じて、コンタクト領域１３ｂおよび１３ｃへとそれぞれ流れる。すなわちこの場合、上記磁気検出部ＨＰには、基板表面（チップ面）に垂直な成分を含む電流が流れることになる。このため、この駆動電流を流した状態において、基板表面（チップ面）に平行な成分を含む磁界（例えば図１中に矢印Ｂで示される磁界）が当該ホール素子の磁気検出部ＨＰに印加されたとすると、前述したホール効果によって、上記端子Ｖ１と端子Ｖ２との間にその磁界に対応するホール電圧ＶHが発生する。したがって、それら端子Ｖ１およびＶ２を通じてその発生したホール電圧信号を検出することで、図４１に示した先の関係式「ＶH＝（ＲHＩＢ／ｄ）ｃｏｓθ」に基づき検出対象とする磁界成分が、すなわち当該ホール素子に用いられる基板の表面（チップ面）に平行な磁界成分が求められることとなる。ちなみに、このホール素子では、図１中に示す寸法ｄが磁気検出部（ホールプレート）の厚さ（上記関係式中の「ｄ」）に相当する。また、このホール素子において駆動電流を流す方向は任意であり、上記駆動電流の方向を反対にして磁界（磁気）の検出を行うこともできる。
【００８８】
このように、この実施の形態に係る縦型ホール素子では、半導体基板（半導体層１１）の表面にＮ型の導電型不純物を添加、拡散して上記半導体領域１２を拡散層（ウェル）として形成するようにした。この実施の形態にみられるように、これにより、単一の導電型からなる基板についてもこれを当該ホール素子の基板（半導体基板）として採用することができるようになる。すなわち、当該ホール素子の形成に用いる基板の選択自由度が高められることになる。しかもこの実施の形態に係る縦型ホール素子では、下部電極としての埋込層（例えば図４３もしくは図４４中の埋込層ＢＬ）が形成されていないことから、この埋込層を形成する際のマスク合わせ誤差による位置ずれ（アライメントずれ）や、これに起因するオフセット電圧の増大を招くことがない。また、拡散層からなる上記埋込層は、抵抗温度変化率（Ω／℃）が不純物濃度に相関したものとなる。そしてこの埋込層の不純物濃度は、埋込層を形成する際の製造条件等に影響を受けるものである。このため、例えば上記埋込層を備えるホール素子を大量生産したり、あるいは同一基板上にこうしたホール素子を多数形成したりする場合には、それら素子間で埋込層の不純物濃度にばらつきが生じることは避けられず、すなわちそれら素子間で磁気検出感度の温度特性（温度係数）にばらつきが生じるようになる。さらに、こうした温度特性のばらつきを補償する温度補償回路を備えるホール素子にあっては、その回路規模の大型化が避けられないものとなる。この点、この実施の形態に係る縦型ホール素子では、拡散層からなる上記埋込層が形成されていないため、温度特性の面でも優れたものとなっている。
【００８９】
次に、図２を参照して、このホール素子の構造、すなわち上記半導体領域１２や各分離壁の濃度分布（濃度プロファイル）についてさらに詳しく説明する。なお、この図２は、図１に示した縦型ホール素子について、同図１中のＬ２−Ｌ２線に沿った断面を露出させるかたちで切り取ったときの斜視図である。また、この図２において、先の図１に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。
【００９０】
ところで、半導体基板の表面から不純物を添加し、それを拡散させて拡散層を形成する場合、形成される拡散層の幅は同基板の表面から深くなるにつれて狭くなる。このため、こうした拡散層によって磁気検出部（ホールプレート）が区画形成された縦型ホール素子では、例えば先の図４３に例示した縦型ホール素子では、磁気検出部ＨＰを流れる電流がより深い位置へ進むほど広がってしまい、磁気検出素子としての感度の低下を招く問題があった。この点、この実施の形態に係る縦型ホール素子では、図２に点・斜線ハッチングの疎密で示す（高濃度ほど密）ように、磁気検出部ＨＰを内部に有する半導体領域１２、さらには磁気検出部ＨＰを区画形成する拡散層１４ａおよび１４ｂが、基板表面に最高濃度をもって同表面から深くなるにつれて徐々に低濃度に（薄く）なるような濃度分布を有している。このため、これらｐ・ｎ領域の濃度に依存する空乏層の幅と、基板表面から深くなるにつれて狭くなる拡散層１４ａおよび１４ｂの幅とが互いに補完し合って、磁気検出部ＨＰは基板表面に略垂直な方向に沿って区画されることとなる。これにより、磁気検出部ＨＰにおける上記電流の広がりが抑制され、同磁気検出部ＨＰを基板表面に垂直な方向へ流れる電流成分を相対的に増加させることができ、ひいては磁気検出素子としての感度（いわゆる積感度）の向上が図られるようになる。
【００９１】
図３は、このホール素子の一部をさらに拡大して半導体領域１２の濃度分布をより詳細に示す断面図である。なお、この図３においても、不純物濃度の大小をハッチング（点ハッチング）の疎密（高濃度ほど密）で示すようにしている。また、図中の矢印は電流の流れる方向を示している。
【００９２】
前述したように、またこの図３に示すように、半導体領域１２は、半導体基板の表面に最高濃度をもって、同表面から裏面側へ進むにつれて低濃度になる態様で形成されている。ここで例えば、コンタクト領域１３ａからコンタクト領域１３ｃへ電流を供給したとすると、その電流は、より抵抗の小さい（低い）部分、すなわち不純物濃度の濃い部分を流れるようになる。すなわちこの電流は、同図３中の矢印に示されるように、拡散層１４ｂの直下を通ることになり、磁気検出部ＨＰにおいては基板表面に対して斜めの方向に流れるようになる。
【００９３】
ちなみに、先の図４３に例示した縦型ホール素子においては、半導体領域３２がエピタキシャル層として形成されている。すなわち、同半導体領域３２内の濃度分布は略一定になって、深さ方向に関する空乏層の幅変化は十分に得られず、上述の電流の広がりに起因する感度低下は避けられないものとなっている。一方、図４４に例示した縦型ホール素子では、埋込層ＢＬの幅が狭められることにより、上記電流の広がりが幾らか抑制されるようになる。しかしながら、埋込層ＢＬのレイアウト変更を伴うため、オフセット電圧（不平衡電圧）についてはこれを逆に増大させてしまうことが懸念される。この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、オフセット電圧の増大を招くことなく、磁気検出素子としての感度の向上が図られるようになる。
【００９４】
また、図２中の寸法ａは、拡散層１４ａおよび１４ｂによって上記半導体領域１２の底面近傍に形成される電流通路の幅、より詳しくはその深さ方向の幅を示している。当該ホール素子の高感度化を図る上では、拡散層１４ａおよび１４ｂを深く形成すること、すなわちこの電流通路の幅寸法ａを狭くすることが有効である。これは、発明者の実験やシミュレーションによって確認されたものである。
【００９５】
図４に、発明者によるシミュレーション結果の１つをグラフとして示す。なお、この図４のグラフにおいて、縦軸はホール電圧を、横軸は拡散層（Ｐウェル）１４ａおよび１４ｂの拡散深さ（Ｘｊ）をそれぞれ示している。
【００９６】
同図４に示されるように、拡散層１４ａおよび１４ｂの拡散深さが「２μｍ」以上になるところから、出力電圧（ホール電圧）の増大がみられる。さらに、「３μｍ」以上になるところでは、この増大の比率が明らかに大きくなっている。そこで、この実施の形態に係る縦型ホール素子では、上記拡散層１４ａおよび１４ｂを、少なくとも「２μｍ」以上の拡散深さをもって形成されたものとしている。図４のグラフからも明らかなように、こうすることで、磁気検出部ＨＰに流れる電流の横方向（基板表面に平行な方向）への広がりは効果的に抑制され、磁気検出素子としての感度の向上が図られるようになる。そしてより好ましくは、これら拡散層１４ａおよび１４ｂの拡散深さを「３μｍ」以上にすることが望ましい。
【００９７】
またこの実施の形態においては、当該ホール素子から出力されるホール電圧信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路や、オフセット電圧の演算補正を行う補正回路、あるいは温度補償回路等を、当該ホール素子の周辺回路として設けた磁気センサを想定している。図５は、こうした周辺回路も含めて当該ホール素子の概略構造を模式的に示す平面図である。なお、図５（ａ）はそのホール素子の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図である。この図５においても、先の図１に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。
【００９８】
同図５に示されるように、この実施の形態においては、当該ホール素子１０の周辺回路として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）回路等からなる回路（回路部）Ｃ１０を採用するようにしている。この回路Ｃ１０は、半導体層１１、Ｎ型の半導体領域（Ｎウェル）Ｃ１２、Ｐ型の拡散層（Ｐウェル）Ｃ１３を、各々のチャネルとするＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を有して構成されている。これらＦＥＴは、Ｎ型の拡散層（Ｎ+拡散層）Ｃ１３ａ〜Ｃ１３ｄ、並びにＰ型の拡散層（Ｐ+拡散層）Ｃ１３ｅおよびＣ１３ｆを、ソースおよびドレインとして有して構成されている。そしてチャネルに電圧を印加してそれらソース・ドレイン間の電流量を制御すべく、例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜Ｉ１ａ〜Ｉ１ｃと、例えば多結晶シリコン等からなるゲート電極Ｇ１ａ〜Ｇ１ｃとをさらに備える。そしてこれらＦＥＴは、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）構造をとるフィールド酸化膜（ＬＯＣＯＳ酸化膜）ＣＬ１によって互いに素子分離されている。さらにこの上には、例えばＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）等からなる絶縁膜１５が形成されている。そして上記拡散層Ｃ１３ａ〜Ｃ１３ｆが、この絶縁膜１５に形成されたコンタクトホールを介してそれぞれ例えばアルミニウム等からなる配線（電極）Ｃ１６ａ〜Ｃ１６ｆと電気的に接続されている。
【００９９】
このように、この実施の形態に係る縦型ホール素子は、その周辺回路としてＣＭＯＳ回路を有する。これにより、次のような効果が期待できるようになる。
・微細化、すなわち高集積化が可能であるため、例えば補正回路として用いた場合には、ホール素子に対して精度の高い補正を行うことができるようになる。
・高速な回路を組み込むことができるようになる。例えば、回転センサ等に当該ホール素子が採用される場合には、高速な回転等を精度良く検出することを要求される場合がある。こうした場合にも、周辺回路にＣＭＯＳ回路を用いるようにすれば、高速な回路を組み込むことで応答速度が高められ、高速な回転等も精度良く検出することができるようになる。
・消費電力が少ない。すなわち、周辺回路にＣＭＯＳ回路を用いることで、待機電力を含めた消費電力を抑えることができ、ひいては省エネルギー化が図られるようになる。また、バッテリ等を長持ちさせることもできるようになる。
・さらに、高集積化が可能であるため、ホール素子とともに当該周辺回路を１チップ化することで、１チップあたりのコストを抑えることができる。すなわち、低コスト化が図られるようになる。
【０１００】
また、この実施の形態に係る縦型ホール素子においては、電圧出力対に相当するコンタクト領域１３ｄおよび１３ｅ（図１）から出力されるホール電圧信号が抵抗値を可変とする配線を介して出力されるようになっている。図６および図７に、こうした配線の配設態様を模式的に示す。なお、図６は、ホール素子全般に共通する態様としてこれを示す回路図であり、また図７は、この実施の形態に係る縦型ホール素子に実際に適用した場合の態様としてより具体的にこれを示す回路図である。これら図中の抵抗Ｒは、いずれも同一の抵抗値を有するものである。
【０１０１】
同図６および図７に示すように、この実施の形態においては、縦型ホール素子１０と電圧出力用の端子Ｖ１およびＶ２（電圧出力対）との間に、互いに電気的に並列に接続された各異なる抵抗値をもつ複数の配線が介挿されている。そして、これら並列接続された複数の配線は、それぞれスイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４およびＳＷ２１〜ＳＷ２４にて一時的また永続的に断線可能となっている。すなわち、これらスイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４およびＳＷ２１〜ＳＷ２４をオン／オフ制御することで、上記並列接続された複数の配線のいずれか、もしくはその組み合わせを任意に選択することができる。このため、磁界が印加されていないときに幾らかの出力電圧、すなわちオフセット電圧が生じている場合には、その選択を通じて上記電圧出力用の端子Ｖ１およびＶ２（電圧出力対）との間に介挿される配線を所望の抵抗値として、オフセット電圧を「０Ｖ」に近づけるように補正することができることになる。このように、この実施の形態に係る縦型ホール素子では、オフセット電圧（不平衡電圧）を補正、低減することが可能になる。
【０１０２】
次に、図８および図９を参照して、この実施の形態に係る縦型ホール素子の製造方法について詳述する。なお、これら各図は、先の図５（ｂ）の断面図に対応した断面図であり、先の図５（ｂ）に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。すなわち、周辺回路としての回路（回路部）Ｃ１０と当該ホール素子（ホール素子部）１０とを同時に形成する場合の製造方法について説明する。
【０１０３】
この製造に際しては、まず、図８（ａ）に示すように、例えば（１００）面をカット面とするＰ型のシリコンからなる基板（半導体層１１）を用意する。そして、図８（ｂ）に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされた適宜のマスクを用いてその半導体層１１の表面に対して例えばリン等からなるＮ型不純物のイオン注入を行った後、これに適宜の熱処理を施して、Ｎ型の半導体領域１２およびＣ１２を拡散層（Ｎウェル）として形成する。
【０１０４】
その後、図８（ｃ）に示すように、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされた適宜のマスクを用いて所望の箇所に例えば硼素（ボロン）等からなるＰ型不純物のイオン注入を行った後、これに適宜の熱処理を施して、Ｐ型の拡散層（Ｐウェル）１４および１４ａおよび１４ｂ、並びに拡散層（Ｐウェル）Ｃ１３を形成する。
【０１０５】
このとき、半導体領域１２、並びに拡散層１４ａおよび１４ｂの不純物濃度は、両者の間に空乏層が形成された後においても半導体領域１２の底面近傍に電流通路が確保されるように調整される。これにより、両者の間に形成される空乏層の幅が適切な幅とされ、これによって上記電流通路が塞がれることもなくなり、前述した埋込層（図４３もしくは図４４参照）を設けない場合であれ、縦型ホール素子としての機能が適正に維持されるようになる。この製造方法によれば、こうして不純物濃度を調整するだけで容易に上記電流通路が確保されるようになる。
【０１０６】
次に、図９（ａ）に示す構造とすべく、例えば周知の選択酸化法により、ＬＯＣＯＳ構造をとるフィールド酸化膜（ＬＯＣＯＳ酸化膜）ＣＬ１を所望の箇所に選択的に形成する。具体的には、酸化シリコン膜（パッド酸化膜）および窒化シリコン膜を順に成膜するとともに、例えばフォトリソグラフィによりその窒化シリコン膜を選択的に除去して所望の箇所に開口部を形成する。そして、この窒化シリコン膜に覆われていない開口部のみを局所的に熱酸化してそこに上記ＬＯＣＯＳ酸化膜ＣＬ１を形成するとともに、上記形成した酸化シリコン膜（パッド酸化膜）および窒化シリコン膜を除去する。
【０１０７】
続けて、例えば熱酸化により、酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜Ｉ１ａ〜Ｉ１ｃを形成した後、それらゲート絶縁膜Ｉ１ａ〜Ｉ１ｃの上に、それぞれ例えば多結晶シリコンからなるゲート電極Ｇ１ａ〜Ｇ１ｃを形成する。具体的には、例えばＬＰ−ＣＶＤ（減圧化学気相成長）により多結晶シリコン膜を成膜するとともに、例えば熱拡散によりリン（Ｐ）等の導電型不純物をその成膜した多結晶シリコン膜に添加する。その後、その多結晶シリコン膜を選択的にエッチングすることによって、所望とされる箇所に上記ゲート電極Ｇ１ａ〜Ｇ１ｃを形成する。
【０１０８】
次いで、例えばフォトリソグラフィによりパターニングされた適宜のマスクを用いて所望の箇所に、例えば砒素等からなるＮ型不純物、並びに例えば硼素（ボロン）等からなるＰ型不純物のイオン注入を行った後、これに適宜の熱処理を施す。こうして、図９（ｂ）に示すように、コンタクト領域１３ａ〜１３ｅ（ここでは便宜上、コンタクト領域１３ａ〜１３ｃのみ図示）や、拡散層（ソース・ドレイン）Ｃ１３ａ〜Ｃ１３ｆが形成されることとなる。なお、拡散層Ｃ１３ａ〜Ｃ１３ｆについては、上記ＬＯＣＯＳ酸化膜ＣＬ１やゲート電極Ｇ１ａ〜Ｇ１ｃをマスクとして用いて自己整合的に形成することもできる。またこの際、サイドウォールやシリサイド等の形成も必要に応じて行われる。
【０１０９】
さらにこの上に、例えば熱ＣＶＤにより、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）等からなる絶縁膜１５を形成するとともに、同絶縁膜１５を適宜パターニングして所望の箇所にコンタクトホールを形成する。そして、それらコンタクトホールを埋め込むかたちで、例えばアルミニウム等からなる配線材料を成膜するとともに、この成膜した配線材料を適宜パターニングする。こうして、図９（ｃ）に示すように、上記コンタクト領域や拡散層（ソース・ドレイン）との間にそれぞれ良好なオーミックコンタクトを形成する配線（電極）１６ａ〜１６ｃおよびＣ１６ａ〜Ｃ１６ｆが形成されることとなる。そしてこれにより、先の図５に示した縦型ホール素子およびその周辺回路が完成することになる。
【０１１０】
このように、この実施の形態に係る縦型ホール素子の製造方法では、周辺回路としてのＣＭＯＳ回路（回路Ｃ１０）の製造工程を共用するかたちで、当該ホール素子１０を製造するようにしている。これにより、当該ホール素子の製造工程数の大幅な削減が図られるようになる。
【０１１１】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子およびその製造方法によれば、以下のような多くの優れた効果が得られるようになる。
（１）上記半導体領域１２を、半導体基板に導電型不純物が添加、拡散されるかたちで形成された拡散層（Ｎウェル）からなるものとした。これにより、単一の導電型からなる基板についてもこれを当該ホール素子の基板（半導体基板）として採用することができるようになる。すなわち、当該ホール素子に用いられる基板の選択自由度についてこれを大きく高めることが可能になる。
【０１１２】
（２）当該ホール素子の基板として、単一の導電型からなる半導体基板を用いるようにした。単一の導電型からなる半導体基板は通常、前述したエピタキシャル基板と比べて低価格（低コスト）で手に入れることができる。すなわち上記構造によれば、低コスト化が図られるようになる。
【０１１３】
（３）上記半導体領域１２を、半導体基板の表面に最高濃度をもって、同表面から裏面側へ進むにつれて低濃度になる態様で形成されるものとした。これにより、この実施の形態でも説明したように、例えばイオン注入等によって基板表面に導入した導電型不純物を熱処理で拡散させるなど、周知の半導体プロセスをもって容易に上記半導体領域１２を形成することが可能になる。
【０１１４】
（４）Ｎ型の半導体領域１２を、Ｐ型の半導体基板（半導体層１１）に囲繞されるかたちで形成した構造とした。これにより、半導体領域１２と半導体基板との間にｐｎ接合が形成され、磁気検出部ＨＰを内部に有する半導体領域１２が、周囲の領域と電気的に区画分離された領域となる。すなわち、当該ホール素子は周辺回路等と好適に素子分離されるようになる。
【０１１５】
（５）Ｎ型の半導体領域１２内に、同半導体領域１２の底面近傍を選択的に狭めて電流通路を形成するＰ型の拡散層（拡散分離壁）１４ａおよび１４ｂが形成され、これら拡散層１４ａおよび１４ｂによって磁気検出部ＨＰが電気的に区画された構造とした。これにより、上記拡散層１４ａおよび１４ｂによって半導体領域１２内に磁気検出部ＨＰが区画形成されるとともに、同半導体領域１２の底面近傍に電流通路が確実に確保されることになる。そして、基板表面（チップ面）に平行な磁界成分を検出するという縦型ホール素子としての本来の機能が高く維持されるようになる。しかも、上記拡散層１４ａおよび１４ｂは、通常のＣＭＯＳ工程によって容易に形成することができるため、半導体領域１２、並びに拡散層１４ａおよび１４ｂ、ひいては当該ホール素子自体を通常のＣＭＯＳ工程によって容易に製造することが可能になる。
【０１１６】
（６）Ｎ型の半導体領域１２内に、同半導体領域１２よりも浅い拡散深さをもって、Ｐ型の拡散層１４ａおよび１４ｂが形成され、これら拡散層１４ａおよび１４ｂによって磁気検出部ＨＰが電気的に区画された構造とした。これによっても、上記（５）の効果と同様の効果が得られる。
【０１１７】
（７）上記拡散層１４ａおよび１４ｂを、少なくとも「２μｍ」以上の拡散深さをもって形成されたものとした。こうすることで、磁気検出部ＨＰに流れる電流の横方向（基板表面に平行な方向）への広がりは効果的に抑制され、磁気検出素子としての感度の向上が図られるようになる（図４のグラフ参照）。より好ましくは、同拡散層１４ａおよび１４ｂの拡散深さを「３μｍ」以上にすることが望ましい。
【０１１８】
（８）上記拡散層１４ａおよび１４ｂを、半導体基板の表面に最高濃度をもって、同表面から裏面側へ進むにつれて低濃度になる態様で形成されたものとした。これにより、磁気検出部ＨＰにおける電流の広がりが抑制され、同磁気検出部ＨＰを基板表面に垂直な方向へ流れる電流成分を相対的に増加させることができ、ひいては磁気検出素子としての感度（いわゆる積感度）の向上が図られるようになる。
【０１１９】
（９）また、これらの構造を実現する製造方法として、半導体領域１２、並びに拡散層１４ａおよび１４ｂの不純物濃度を、両者の間に空乏層が形成された後においても半導体領域１２の底面近傍に電流通路が確保されるように調整することとした。これにより、半導体領域１２の底面近傍に電流通路が容易に確保されるようになる。しかもこの方法では、不純物濃度を調整するだけで上記電流通路が確保されるようになる。
【０１２０】
（１０）半導体領域１２の表面に電流供給対および電圧出力対の各端部を有し、電流供給対の一端から供給されて磁気検出部ＨＰに流れる基板表面に垂直な成分を含む電流に対して基板表面に平行な磁界成分が印加されるとき、その磁界成分に対応するホール電圧信号を上記電圧出力対の両端部に出力する構造とした。こうした構造を採用することで、素子の製造にあたって、また磁気検出素子としての性能面においても、実用に適したかたちで縦型ホール素子が実現されるようになる。
【０１２１】
（１１）電流供給対の一端に相当する上記コンタクト領域１３ａを、電圧出力対に相当する上記コンタクト領域１３ｄおよび１３ｅに挟まれるかたちで配されたものとした。これにより、磁気検出部ＨＰに流れる電流に対して生じるホール電圧を電圧出力対を通じて確実にとらえることができるようになる。
【０１２２】
（１２）電流供給対の一端に相当する上記コンタクト領域１３ａを電圧出力対に相当する上記コンタクト領域１３ｄおよび１３ｅに挟まれるものとし、電流供給対の他端に相当する上記コンタクト領域１３ｂおよび１３ｃを電圧出力対に関して線対称に配されるものとした。これにより、検出対象とする磁界成分を精度良く検出することができるようになる。
【０１２３】
（１３）電流供給対および電圧出力対を、互いに直交するかたちで配された配置（レイアウト）にした。こうしたレイアウトによれば、簡単な素子設計をもって良好な素子特性が得られることとなる。
【０１２４】
（１４）上記電流供給対および電圧出力対の各端部を、コンタクト領域（Ｎ+拡散層）１３ａ〜１３ｅとして、すなわち半導体領域１２の表面における不純物濃度の選択的に高められた部分として形成するようにした。これにより、電流を供給するもしくは取り出すために、あるいはホール電圧を検出するために、それら各領域に配設される電極（配線）との間に良好なオーミックコンタクトが形成されるようになる。
【０１２５】
（１５）電圧出力対に相当するコンタクト領域１３ｄおよび１３ｅから出力されるホール電圧信号が抵抗値を可変とする配線を介して出力されるようにした。そしてこの際、電圧出力用の端子Ｖ１およびＶ２（電圧出力対）への引き出し配線の一部として、それぞれ一時的また永続的に断線可能な態様をもって、互いに電気的に並列接続された各異なる抵抗値をもつ複数の配線を設けるようにした。これにより、オフセット電圧（不平衡電圧）を補正、低減することが可能になる。
【０１２６】
（１６）基板表面（チップ面）に垂直な成分を含む電流が少なくとも磁気検出部ＨＰにおいて同基板表面に対し斜めの方向へ流れるよう導かれた構造とした。こうした構造によれば、基板表面に垂直な成分を含む電流（斜め方向の電流）が磁気検出部ＨＰに供給されることで縦型ホール素子としての本来の機能が維持されるとともに、基板表面に垂直な電流を流すことにとらわれて今まで制約されてきた素子に関する設計自由度についてもこれを大きく高めることができるようになる。
【０１２７】
（１７）半導体基板として（１００）面をカット面とするシリコン基板を採用することとした。これにより、例えばパッケージングの際などに応力の印加に起因して生じるオフセット電圧が好適に低減されるようになる。
【０１２８】
（１８）当該ホール素子に用いられる半導体基板の材料として、Ｓｉ（シリコン）を採用した。周知のように、シリコンは半導体分野で広く使用されている材料である。電気的特性やコスト面等、様々な面において半導体デバイスに適した材料であり、当該ホール素子もその例外ではない。
【０１２９】
（１９）埋込層（図４３および図４４参照）をもたない構造とした。これにより、オフセット電圧の発生が抑制されるとともに、磁気検出感度に関する温度特性（温度係数）ばらつきの低減、ひいては温度補償回路の小型、縮小化が図られるようになる。
【０１３０】
（２０）当該ホール素子から出力されるホール電圧信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路と共々当該ホール素子を１チップに集積化して、所定の方向から印加される磁界を検出する磁気センサを構成させるようにした。これにより、前述した角度検出センサ等に用いて好適な磁気センサなどを、いわゆるホールＩＣとして簡素な構造で実現することができるようになる。
【０１３１】
（２１）周辺回路としてＣＭＯＳ回路からなる回路Ｃ１０を備える構造とした。これにより、周辺回路としてのＣＭＯＳ回路の製造工程を共用するかたちで当該ホール素子を製造することが可能になる。
【０１３２】
（２２）また、こうした製造方法によれば、製造工程数の大幅な削減が図られるようになる。
（２３）半導体基板に導電型不純物を添加し、拡散させることによって、半導体領域１２を形成するようにした。こうした製造方法によれば、単一の導電型からなる基板をはじめとして、エピタキシャル基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等に対しても、縦型ホール素子の形成（製造）が可能になり、当該ホール素子の製造に用いる基板の選択自由度を大きく高めることができるようになる。
【０１３３】
（２４）またこの際、半導体基板の表面へイオン注入を行ってＮ型不純物を添加した後、これに熱処理を施してそのＮ型不純物を拡散させることにより、上記半導体領域１２を形成することとした。こうした方法によれば、基板表面に最高濃度をもって同表面から裏面側へ進むにつれて低濃度になる、といった濃度分布を有する上記半導体領域１２についてもこれを、周知の半導体プロセスをもって容易に形成することができるようになる。この構造は極めて簡単な、また安価な製造工程によって実現可能であるため、当該ホール素子を大量生産する場合等に用いて特に適している。
【０１３４】
なお、上記第１の実施の形態では、半導体領域１２、並びに拡散層１４ａおよび１４ｂの不純物濃度を、両者の間に空乏層が形成された後においても半導体領域１２の底面近傍に電流通路が確保されるように調整する製造方法を例示した。しかし、これも必須の工程ではなく、例えば上記拡散層１４ａ、１４ｂを周知のイオン注入法にて形成する場合には、その注入に際してのエネルギーを調整することによっても、半導体領域１２の底面近傍に電流通路を確保することはできる。
【０１３５】
また、上記第１の実施の形態では、周辺回路としてのＣＭＯＳ回路の製造工程を共用するかたちで当該ホール素子を製造する製造方法を例示した。しかし、これは必須の工程ではなく、両者を別々に形成することもできる。
【０１３６】
また上記第１の実施の形態においては、電圧出力用の端子Ｖ１およびＶ２（電圧出力対）について、それら両端子への引き出し配線の一部として、それぞれスイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１４およびＳＷ２１〜ＳＷ２４によって一時的また永続的に断線可能とされ、互いに電気的に並列接続された各異なる抵抗値をもつ複数の配線を設けるようにした。しかしこれに限られることなく、上記スイッチング素子に代えて、例えば過電流により自断線するヒューズ、あるいはトリミングによる断線を可能とする薄膜抵抗等も用いることができる。さらに、電圧出力対の両端の配線をこうした配線にする必要はなく、少なくとも一端の配線をこうした配線にすれば足りる。要は、電圧出力対の少なくとも一端においてホール電圧信号が抵抗値を可変とする配線を介して出力される構成であれば、すなわち例えば可変抵抗素子等を適宜に用いた場合であっても、上記（１５）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。
【０１３７】
また、上記第１の実施の形態においては、磁気検出素子としての感度の向上を図るべく、拡散層１４ａおよび１４ｂを少なくとも「２μｍ」以上の拡散深さを有するものとしたが、これら拡散層１４ａおよび１４ｂの拡散深さは基本的に任意である。
【０１３８】
また、上記第１の実施の形態に係る縦型ホール素子では、半導体領域１２の濃度分布を、先の図３に示したような濃度分布、すなわち基板表面に最高濃度をもって同表面から裏面側へ進むにつれて低濃度になる、といった濃度分布にした。しかしこれに限られることなく、例えば図１０に示すように、半導体領域１２の濃度分布を、基板表面に最低濃度をもって同表面から裏面側へ進むにつれて高濃度になる、といった濃度分布にしてもよい。以下、同図１０を参照して、第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の変形例について説明する。なお、この図１０においては、不純物濃度の大小をハッチング（点ハッチング）の疎密（高濃度ほど密）で示すようにしている。
【０１３９】
こうした構造において、例えばコンタクト領域１３ａからコンタクト領域１３ｃへ電流を供給したとすると、同図１０中の矢印に示されるように、磁気検出部ＨＰに基板表面に垂直な成分を主に含む電流が流れるようになる。さらにここでは、半導体領域１２に拡散ストッパ膜ＳＴが設けられており、半導体領域１２を、この拡散ストッパ膜ＳＴに面した部分に最高濃度をもって同拡散ストッパ膜ＳＴから遠ざかる（基板表面側に進む）につれて低濃度になる態様で形成されたものとしている。
【０１４０】
こうした構造によれば、次のような効果が奏されるようになる。
（２５）上記半導体領域１２を、半導体基板の表面に最低濃度をもって、同表面から裏面側へ進むにつれて高濃度になる態様で形成されたものとした。こうした構造によれば、磁気検出部ＨＰにあって基板表面に垂直な方向へ流れる電流成分を相対的に増加させることができ、ひいては磁気検出素子としての感度（いわゆる積感度）の向上が図られるようになる。
【０１４１】
（２６）半導体領域１２に拡散ストッパ膜ＳＴが設けられ、同半導体領域１２を、拡散ストッパ膜ＳＴに面した部分に最高濃度をもって同拡散ストッパ膜ＳＴから遠ざかるにつれて低濃度になる態様で形成されたものとした。こうした構造によれば、半導体領域１２の深さ方向に関する濃度変化を、その濃度分布の設計自由度を高くして容易に形成することが可能になる。
【０１４２】
図１１および図１２は、いずれも上記図１０に例示した縦型ホール素子についてその製造プロセス例を示す断面図である。まず、図１１を参照して、その製造プロセスの一例について説明する。
【０１４３】
同図１１（ａ）に示すように、この製造に際しては、まず、例えばＰ型のシリコンからなる基板（半導体層１１）を用意し、例えばイオン注入により、この基板の表面側に、同基板よりも高濃度なＰ型からなる拡散層（拡散ストッパ膜ＳＴ）、およびＮ型の拡散層からなる半導体領域Ｈ１２を順に積層形成する。そして、図１１（ｂ）に示すように、この基板の表面に、上記半導体領域Ｈ１２よりも低濃度なＮ型のエピタキシャル膜からなる半導体領域Ｌ１２を形成する。さらに、これに適宜の熱処理を施して、半導体領域Ｈ１２に含まれる導電型不純物を半導体領域Ｌ１２へ拡散させる。こうして、すなわちこの拡散をもって、上記半導体領域１２が形成されることになる。なおここでは、拡散ストッパ膜ＳＴおよび半導体領域Ｈ１２を拡散層（ウェル）として形成するようにしているが、これらはエピタキシャル膜として形成することもできる。また、基板表面側に拡散ストッパ膜ＳＴおよび半導体領域Ｈ１２の２層を積層させた構造としたが、積層させる半導体層（拡散ストッパ膜ＳＴおよび半導体領域Ｈ１２）の数は任意である。例えば、異なる導電型の半導体層を交互に３層以上も積層させた構造とすることもできる。
【０１４４】
こうした製造方法によれば、次のような効果が奏されるようになる。
（２７）ここでは半導体領域１２の製造に際して、表面側に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域（拡散ストッパ膜ＳＴおよび半導体領域Ｈ１２）が異なる導電型で交互に積層形成された基板を用い、この基板の表面に半導体領域Ｈ１２よりも低濃度なエピタキシャル膜（半導体領域Ｌ１２）をさらに形成する。そしてこれに熱処理を施して、半導体領域Ｈ１２に含まれる導電型不純物を半導体領域Ｌ１２へ拡散させることとした。これにより、拡散ストッパ膜ＳＴにて導電型不純物の拡散を抑制させ、周知の半導体プロセスをもって容易に、上記半導体領域１２を形成することが可能になる。
【０１４５】
次に、図１２を参照して、別の製造プロセス例について説明する。
同図１２（ａ）に示すように、この製造に際しては、まず、半導体領域Ｌ１２とこれよりも高濃度な半導体領域Ｈ１２とにより構成される第１の基板、および、例えば酸化シリコン等からなる拡散ストッパ膜ＳＴを備える第２の基板を用意する。そして図１２（ｂ）に示すように、上記半導体領域Ｈ１２を裏面側に、また拡散ストッパ膜ＳＴを表面側にして、両者を周知の貼合わせ法によって接合させる。そうして上記第１および第２の基板を貼り合わせた後、これに適宜の熱処理を施して半導体領域Ｈ１２に含まれる導電型不純物を半導体領域Ｌ１２へ拡散させる。これにより、上記半導体領域１２が形成されることになる。
【０１４６】
こうした製造方法によれば、次のような効果が奏されるようになる。
（２８）ここでは半導体領域１２の製造に際して、裏面側に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域（半導体領域Ｈ１２）を備える第１の基板と表面側に拡散ストッパ膜ＳＴを備える第２の基板とをそれら裏面および表面にて貼り合わせる。そしてこれに熱処理を施して、半導体領域Ｈ１２に含まれる導電型不純物を半導体領域Ｌ１２へ拡散させることとした。これにより、拡散ストッパ膜ＳＴにて導電型不純物の拡散を抑制させ、周知の半導体プロセスをもって容易に、上記半導体領域１２を形成することが可能になる。
【０１４７】
また、上記半導体領域１２の濃度分布は、例えば図１３に示すように、半導体基板の所定深さに最高濃度をもってそこから基板表面側および基板裏面側へ進むにつれてそれぞれ低濃度になる、といった濃度分布にしてもよい。以下、同図１３を参照して、第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の変形例について説明する。なお、この図１３においても、不純物濃度の大小をハッチング（点ハッチング）の疎密（高濃度ほど密）で示すようにしている。
【０１４８】
こうした構造において、例えばコンタクト領域１３ａからコンタクト領域１３ｃへ電流を供給したとすると、その電流は、より抵抗の小さい（低い）部分、すなわち不純物濃度の濃い部分を流れる。詳しくは、図１３中の矢印に示されるように、この電流は、まずコンタクト領域１３ａから基板表面に垂直な方向へ流れ、半導体基板の所定深さに設けられた最高濃度を有する半導体領域を通って拡散層１４ｂの下方をコンタクト領域１３ｃ側へ流れた後、また基板表面に垂直な方向に沿ってコンタクト領域１３ｃへ向かって流れる。すなわち、磁気検出部ＨＰには、基板表面に垂直な成分を主に含む電流が流れるようになる。
【０１４９】
こうした構造によれば、次のような効果が奏されるようになる。
（２９）上記半導体領域１２を、半導体基板の所定深さに最高濃度をもってそこから基板表面側および基板裏面側へ進むにつれてそれぞれ低濃度になる態様で形成されたものとした。これにより、磁気検出部ＨＰにあって基板表面に垂直な方向へ流れる電流成分を相対的に増加させることができ、ひいては磁気検出素子としての感度（いわゆる積感度）の向上が図られるようになる。
【０１５０】
図１４および図１５は、いずれも上記図１３に例示した縦型ホール素子についてその製造プロセス例を示す断面図である。まず、図１４を参照して、その製造プロセスの一例について説明する。
【０１５１】
同図１４（ａ）に示すように、この製造に際しては、まず、例えばＰ型のシリコンからなる基板（半導体層１１）を用意する。そして図１４（ｂ）に示すように、例えば高加速度のイオン注入により、この基板の内部に、同基板よりも高濃度なＮ型の拡散層からなる半導体領域Ｈ１２を形成する。さらに、これに適宜の熱処理を施して、半導体領域Ｈ１２に含まれる導電型不純物を基板表面側および基板裏面側へそれぞれ拡散させる。こうして、すなわちこの拡散をもって、上記半導体領域１２が形成されることになる。
【０１５２】
こうした製造方法によれば、次のような効果が奏されるようになる。
（３０）ここでは半導体領域１２の製造に際して、半導体基板へ高加速度のイオン注入を行って同基板内部に相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域（半導体領域Ｈ１２）を形成する。そしてこれに熱処理を施して、半導体領域Ｈ１２に含まれる導電型不純物を基板の表面側および裏面側へそれぞれ拡散させることとした。こうした方法によれば、ＳＯＩ基板の製造などにおいて周知の高加速度のイオン注入法をもって容易に、上記半導体領域１２を形成することが可能になる。
【０１５３】
次に、図１５を参照して、別の製造プロセス例について説明する。
同図１５（ａ）に示すように、この製造に際しては、まず、例えばＰ型のシリコンからなる基板（半導体層１１）を用意し、例えばイオン注入により、この基板の表面に、同基板よりも高濃度なＮ型の拡散層からなる半導体領域Ｈ１２を形成する。そして、図１５（ｂ）に示すように、この基板の表面に、半導体領域Ｈ１２よりも低濃度なＮ型のエピタキシャル膜からなる半導体領域Ｌ１２を形成する。さらにこれに適宜の熱処理を施して、上記半導体領域Ｈ１２に含まれる導電型不純物を半導体層１１および半導体領域Ｌ１２へそれぞれ拡散させる。すなわちこれにより、上記半導体領域１２が形成されることになる。なおここでは、半導体領域Ｈ１２を拡散層（ウェル）として形成するようにしているが、これはエピタキシャル膜として形成することもできる。
【０１５４】
こうした製造方法によれば、次のような効果が奏されるようになる。
（３１）ここでは半導体領域１２の製造に際して、半導体からなる基板（半導体層１１）の表面に、相対的に不純物濃度の高められた高濃度領域（半導体領域Ｈ１２）を形成する。そしてその表面に、半導体領域Ｈ１２よりも低濃度なエピタキシャル膜（半導体領域Ｌ１２）を形成する。さらにこれに熱処理を施して、半導体領域Ｈ１２に含まれる導電型不純物を基板の表面側（半導体領域Ｌ１２側）および裏面側（半導体層１１側）へそれぞれ拡散させるようにした。こうした方法によっても、周知の半導体プロセスをもって容易に、上記半導体領域１２を形成することが可能になる。
【０１５５】
（第２の実施の形態）
図１６に、この発明に係る縦型ホール素子の第２の実施の形態を示す。
以下、図１６を参照して、上記第１の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造について説明する。なお、図１６（ａ）〜（ｃ）は先の図１（ａ）〜（ｃ）に対応するものである。この図１６においては、同図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０１５６】
同図１６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、この縦型ホール素子も、基本的には、図１に例示した第１の実施の形態の縦型ホール素子と略同様の構造を有しており、その動作態様や製造方法も前述したとおりである。ただし、この実施の形態においては、当該ホール素子を他の素子と素子分離するために設けた拡散層１４（図１）を割愛した構造としている。これにより、ホール素子としての構造の簡素化、並びに小型化（小面積化）が図られるようになる。なお、この縦型ホール素子では、上記割愛した拡散層１４に代わって上記半導体領域１２を囲繞する半導体層１１が素子分離の役目を果たすことになる。
【０１５７】
図１７は、この縦型ホール素子の濃度分布、詳しくは半導体領域１２、並びに拡散層１４ａおよび１４ｂの濃度分布（濃度プロファイル）を示す斜視図である。これは先の図２に対応する斜視図であり、ここでも不純物濃度の大小をハッチング（点ハッチング）の疎密（高濃度ほど密）で示すようにしている。
【０１５８】
同図１７に示されるように、この縦型ホール素子の濃度分布は、基本的に、先の第１の実施の形態の縦型ホール素子と同様であるため、ここではその説明を割愛する。
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（２４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０１５９】
（３２）当該ホール素子を他の素子と素子分離するために設けた拡散層１４を割愛した構造とした。これにより、ホール素子としての構造の簡素化、並びに小型化（小面積化）が図られるようになる。
【０１６０】
（第３の実施の形態）
図１８に、この発明に係る縦型ホール素子の第３の実施の形態を示す。
以下、図１８を参照して、先の第１の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造について説明する。なお、図１８（ａ）〜（ｃ）も先の図１（ａ）〜（ｃ）に対応するものである。そしてこの図１８においても、同図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０１６１】
同図１８（ａ）〜（ｃ）に示されるように、この縦型ホール素子は、基本的には、図１に例示した第１の実施の形態の縦型ホール素子と略同様の構造を有しており、その動作態様や製造方法も前述したとおりである。ただし、この実施の形態においては、上記拡散層１４、１４ａ、１４ｂ（図１）に代えて、例えば酸化シリコン等からなる絶縁膜ＩＬ１、ＩＬ２ａ、ＩＬ２ｂの埋設されたトレンチ（溝）Ｔ１、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂを、いわばＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造をとる絶縁分離壁を、それぞれ分離壁として用いるようにしている。すなわち、このホール素子は、絶縁膜ＩＬ１による絶縁分離壁によって他の素子と素子分離されている。また、絶縁膜ＩＬ２ａ、ＩＬ２ｂによる絶縁分離壁は、半導体領域１２よりも浅い深さ寸法をもって、半導体領域１２内に磁気検出部（ホールプレート）ＨＰを電気的に区画するとともに、半導体領域１２の底面近傍を選択的に狭めてそこに電流通路を形成している。
【０１６２】
以下に、この縦型ホール素子の製造方法の一例について簡単に説明する。
このホール素子において、上記絶縁膜ＩＬ１、ＩＬ２ａ、ＩＬ２ｂによる絶縁分離壁は、例えば周知のＳＴＩ技術を用いて形成される。すなわち、基板上に酸化シリコン膜（パッド酸化膜）および窒化シリコン膜を順に成膜した後、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて選択的なエッチングを行い、基板表面の所望の箇所にトレンチＴ１、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂを形成する。次いで、例えばＣＶＤ（化学気相成長）等により、これらトレンチＴ１、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂに絶縁膜ＩＬ１、ＩＬ２ａ、ＩＬ２ｂを埋設する。このとき、トレンチの外に堆積される絶縁膜は、例えばＣＭＰ（化学的機械的研磨）等によって適宜に除去するようにする。その後、基板上に残存する上記酸化シリコン膜（パッド酸化膜）および窒化シリコン膜を除去することによって、上記絶縁膜ＩＬ１、ＩＬ２ａ、ＩＬ２ｂによる絶縁分離壁が形成される。
【０１６３】
ＳＴＩ技術は、通常のＣＭＯＳ工程においても素子分離等に用いられている。このため、上記のように、ＳＴＩ構造をとる絶縁分離壁を分離壁として採用することで、これを通常のＣＭＯＳ工程によって容易に形成することが可能になる。また、ＳＴＩ技術は素子分離を想定した技術であるため、半導体領域１２よりも浅い深さ寸法を有する絶縁分離壁についてもこれを容易に形成することができるようになる。
【０１６４】
また、ＳＴＩ構造をとる絶縁分離壁は、トレンチ（溝）を利用したものであるため、基板表面に垂直に容易に形成（延設）することができる。すなわち、前述の拡散層を分離壁とした場合に懸念される磁気検出部ＨＰにおける電流の広がりは抑制され、同磁気検出部ＨＰを基板表面に垂直な方向へ流れる電流成分を相対的に増加させることができるようになる。そうして、磁気検出素子としての感度（いわゆる積感度）の向上が図られるようになる。
【０１６５】
また、拡散層を分離壁として用いた場合に懸念される磁気検出感度に関する温度特性（温度係数）ばらつき、あるいは温度補償回路の大型化についてもこれが低減、抑制されることになる。
【０１６６】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によっても、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（２４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果が得られるようになる。
【０１６７】
さらに、図１９に示すように、上記絶縁膜ＩＬ１による素子分離用の絶縁分離壁を割愛した構造とすれば、前記（３２）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果も得られるようになる。
【０１６８】
（第４の実施の形態）
図２０に、この発明に係る縦型ホール素子の第４の実施の形態を示す。
以下、図２０を参照して、上記第３の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造について説明する。なお、図２０（ａ）〜（ｃ）は先の図１８（ａ）〜（ｃ）に対応するものである。この図２０においては、同図１８に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０１６９】
同図２０（ａ）〜（ｃ）に示されるように、この縦型ホール素子は、基本的には、図１８に例示した第３の実施の形態の縦型ホール素子と略同様の構造を有しており、その動作態様や製造方法も前述したとおりである。ただし、この実施の形態においては、硼素（ボロン）等からなるＰ型不純物を導入して、上記トレンチＴ１、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂの内壁にＰ型の不純物層Ｄ１を設けている。
【０１７０】
ところで、半導体基板にトレンチを形成すると通常、そのトレンチの内壁にはダメージ層が形成されることとなり、そこでキャリアの再結合が生じ易くなる。この点、不純物層Ｄ１を設けた上記構造によれば、同不純物層Ｄ１によってこうしたキャリアの再結合が抑制され、半導体領域１２のキャリア移動度は高く維持されるようになる。また、この不純物層Ｄ１と半導体領域１２との間に形成されたｐｎ接合の空乏層が素子内部まで進入するようになるため、磁気検出部（ホールプレート）ＨＰの厚さｄ（図４１に示した関係式中の「ｄ」）に相当する寸法が実質的に狭められることにもなる。すなわち、こうした構造によれば、磁気検出素子としての高感度化が図られるようになる。
【０１７１】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（２４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０１７２】
（３３）ＳＴＩ構造をとる絶縁分離壁のトレンチＴ１、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂの内壁に、Ｎ型の半導体領域１２と異なる導電型（Ｐ型）からなる不純物層Ｄ１の形成された構造とした。これにより、磁気検出素子としての高感度化が図られるようになる。
【０１７３】
さらに、図２１に示すように、上記絶縁膜ＩＬ１による素子分離用の絶縁分離壁を割愛した構造とすれば、前記（３２）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果も得られるようになる。
【０１７４】
（第５の実施の形態）
図２２に、この発明に係る縦型ホール素子の第５の実施の形態を示す。
以下、図２２を参照して、先の第１の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造について説明する。なお、図２２（ａ）および（ｂ）は先の図５（ａ）および（ｂ）に対応するものである。この図２２においては、同図５に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明は割愛する。
【０１７５】
同図２２（ａ）および（ｂ）に示されるように、この縦型ホール素子は、基本的には、図５に例示した第１の実施の形態の縦型ホール素子と略同様の構造を有しており、その動作態様や製造方法も前述したとおりである。ただし、この実施の形態においては、素子表面のコンタクト領域１３ａ〜１３ｅを除く略全面を覆うかたちでＬＯＣＯＳ酸化膜ＨＬ１を設けるようにしている。
【０１７６】
ところで、この種のホール素子にあって素子表面に形成される層間絶縁膜（例えば絶縁膜１５）内などには、ナトリウム（Ｎａ）等の可動イオンが存在する。このため、当該ホール素子への通電や温度変化等に伴ってこの可動イオンが動くことによって、基板表面における電圧出力端付近の電位が不安定になり、当該ホール素子から出力される極微小なホール電圧信号をふらつかせることがある。これは経時変動またはドリフトと呼ばれ、同電圧に基づく磁界の検出に誤差を生じさせ、特に当該ホール素子を角度検出センサとして用いた場合にはそのセンサ特性の劣化は避けられず、深刻である。
【０１７７】
この点、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、上記ＬＯＣＯＳ酸化膜ＨＬ１によって素子表面（半導体領域１２等）が覆われることでこれが保護され、上記可動イオンによる影響、すなわち検出精度の低下が抑制されるようになる。しかもこのＬＯＣＯＳ酸化膜ＨＬ１は、周辺回路である回路Ｃ１０において素子分離に用いるＬＯＣＯＳ酸化膜ＣＬ１と共に（同時に）形成することができる。そして、当該ホール素子を形成した後に、例えばその周辺回路の製造工程としてイオン注入処理やプラズマ処理等を基板全面に施したとしても、ＬＯＣＯＳ酸化膜ＨＬ１によって素子表面が保護され、これによる当該ホール素子へのダメージは軽減されるようになる。
【０１７８】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（２４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０１７９】
（３４）素子表面（半導体領域１２等）を覆うかたちでＬＯＣＯＳ酸化膜ＨＬ１が設けられた構造とした。これにより、可動イオンによる影響、すなわち検出精度の低下が好適に抑制されるようになる。さらに、製造過程等における素子表面へのダメージも好適に軽減されるようになる。
【０１８０】
なお、この第５の実施の形態に係る縦型ホール素子では、素子表面のコンタクト領域１３ａ〜１３ｅを除く略全面を覆うかたちでＬＯＣＯＳ酸化膜ＨＬ１を設けるようにしたが、これに限られることなく、少なくとも半導体領域１２がこれに覆われる構造であれば、上記（３４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。
【０１８１】
（第６の実施の形態）
図２３に、この発明に係る縦型ホール素子の第６の実施の形態を示す。
以下、図２３を参照して、先の第１の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造について説明する。なお、図２３（ａ）〜（ｃ）は先の図１（ａ）〜（ｃ）に対応するものである。この図２３においては、同図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０１８２】
同図２３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、この縦型ホール素子は、基本的には、図１に例示した第１の実施の形態の縦型ホール素子と略同様の構造を有しており、その動作態様や製造方法も前述したとおりである。ただし、この実施の形態においては、例えば硼素（ボロン）等からなるＰ型不純物を導入して、素子表面のコンタクト領域１３ａ〜１３ｅを除く略全面を覆うかたちでＰ型の不純物層Ｄ２を形成するようにしている。
【０１８３】
ところで、素子表面の層間絶縁膜内などに含まれる可動イオンの挙動が当該ホール素子の検出精度に影響を及ぼすことは前述したとおりである。この点、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、例えば上記不純物層Ｄ２と半導体領域１２との間に逆バイアスの電圧を印加した状態に当該素子がおかれることで、その電圧の印加により形成されるｐｎ接合付近の空乏層によって素子表面が保護されることとなる。そうして、上記可動イオンによる影響、すなわち検出精度の低下が抑制されるようになる。
【０１８４】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１もしくは第５の実施の形態による前記（１）〜（２４）および（３４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果が得られるようになる。
【０１８５】
（第７の実施の形態）
図２４に、この発明に係る縦型ホール素子の第７の実施の形態を示す。
以下、図２４を参照して、先の第１の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造について説明する。なお、この図２４（ａ）〜（ｃ）は先の図１（ａ）〜（ｃ）に対応するものである。この図２４においては、同図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０１８６】
同図２４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、この縦型ホール素子は、基本的には、図１に例示した第１の実施の形態の縦型ホール素子と略同様の構造を有しており、その動作態様や製造方法も前述したとおりである。ただし、この実施の形態においては、基板上に例えばＰＳＧや酸化シリコン等からなる絶縁膜１５を介して、例えばアルミニウムや多結晶シリコン等からなる平板状の電極材ＧＰが、磁気検出部ＨＰを含めた素子表面を覆うかたちで設けられている。また、上記電極材ＧＰは、上記拡散層１４、１４ａ、１４ｂと共に、適宜の配線を介して所定の電位（例えばグランド（ＧＮＤ）電位）に固定されている。
【０１８７】
ところで、素子表面の層間絶縁膜（例えば絶縁膜１５）内などに含まれる可動イオンの挙動が当該ホール素子の検出精度に影響を及ぼすことは前述した。この点、この実施の形態に係る縦型ホール素子では、上記電極材ＧＰを設けてこれを、上記拡散層１４、１４ａ、１４ｂと共に所定の電位に固定するようにしており、素子表面の電位が固定され、その周囲も安定した電位環境におかれることとなる。これにより、上記可動イオンの動きが抑制されるとともに、この可動イオンに起因する経時変動等が小さくなり、ひいては磁気検出素子としての検出精度が高く維持されるようになる。さらに、上記電極材ＧＰは、素子上方からのノイズに対するシールドとしても機能するため、当該ホール素子のノイズ耐性が高められることにもなる。
【０１８８】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（２４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０１８９】
（３５）所定の電位（ここではグランド電位）に固定された電極材ＧＰを素子表面を覆うかたちで設けるようにした。これにより、磁気検出素子としての検出精度が高く維持されるとともに、素子のノイズ耐性についてもこれが大きく高められることになる。
【０１９０】
なお、この第７の実施の形態に係る縦型ホール素子では、電極材ＧＰをグランド電位に固定するようにしたが、これに限られることなく、例えば電源電位にこれを固定することもできる。
【０１９１】
また、この第７の実施の形態においては、電位の固定をより強固なものとするために上記拡散層１４、１４ａ、１４ｂについてもこれを所定の電位に固定することとしたが、これも必須の構成ではなく、電極材ＧＰさえ所定の電位に固定されれば、上記（３５）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。
【０１９２】
また、この第７の実施の形態においては、素子表面を覆うかたちで電極材ＧＰを設けてこれを所定の電位に固定するようにしたが、この電極材ＧＰを素子表面の一部分乃至複数の部分に設け、これに電圧を印加して磁気検出部ＨＰの抵抗分布を可変とするようにしてもよい。こうした構成では、電極材ＧＰを適宜の位置に配置することで、所望とする部分の抵抗分布が可変とされ、素子内部の電位分布を変化せしめてオフセット電圧の原因となるアンバランス（不平衡）の調整、平衡化を図ることが可能になる。すなわち、簡素な回路構成で、もしくは補正回路によらずに、オフセット電圧の調整、並びにその低減が可能になるとともに、オフセット電圧を演算補正する補正回路等を備える構成にあってはその回路規模の縮小化が図られるようになる。
【０１９３】
（第８の実施の形態）
図２５に、この発明に係る縦型ホール素子の第８の実施の形態を示す。
以下、図２５を参照して、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造、より正確にはこの縦型ホール素子による磁気センサの構成について説明する。なお、この図２５の平面図においては、図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０１９４】
同図２５に示すように、この実施の形態においては、電気的に直列に接続されるｎ（２以上の整数）個の縦型ホール素子１０１〜１０ｎが１チップに集積化されて磁気センサを構成している。なお、これら縦型ホール素子１０１〜１０ｎは、いずれも先の図１に例示した構造を有している。
【０１９５】
詳しくは、縦型ホール素子１０１の端子Ｇ１、Ｇ２が、これと隣接する縦型ホール素子１０２の端子Ｓと適宜の配線を介して電気的に接続され、さらにこの縦型ホール素子１０２の端子Ｇ１、Ｇ２が、また隣接する縦型ホール素子（図示略）の端子Ｓと適宜の配線を介して電気的に接続され、という具合に縦型ホール素子１０ｎまで接続されている。そして、両端に位置する縦型ホール素子の各端子が、すなわち縦型ホール素子１０１の端子Ｓ、並びに縦型ホール素子１０ｎの端子Ｇ１、Ｇ２が、それぞれ端子Ｓ０およびＧ０と電気的に接続されている。すなわち、当該磁気センサにおいては、これら端子Ｓ０およびＧ０を通じて各ホール素子へ駆動電流が供給されることになる。
【０１９６】
このように複数のホール素子を直列に接続することで、センサ全体としての出力電圧（ホール電圧信号）が大きくなり、当該磁気センサとしての磁気検出感度（いわゆる積感度）が大きく高められるようになる。
【０１９７】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（２４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０１９８】
（３６）電気的に直列に接続されるｎ（２以上の整数）個の縦型ホール素子１０１〜１０ｎを１チップに集積化して磁気センサを構成させるようにした。これにより、センサ全体としての出力電圧（ホール電圧信号）が大きくなり、当該磁気センサとしての磁気検出感度（いわゆる積感度）が大きく高められるようになる。
【０１９９】
（第９の実施の形態）
図２６に、この発明に係る縦型ホール素子の第９の実施の形態を示す。
以下、図２６を参照して、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造、より正確にはこの縦型ホール素子による磁気センサの構成について説明する。なお、この図２６の平面図においては、図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０２００】
同図２６に示すように、この実施の形態においては、電気的に並列に接続されるｎ（２以上の整数）個の縦型ホール素子１０１〜１０ｎが１チップに集積化されて磁気センサを構成している。なお、これら縦型ホール素子１０１〜１０ｎは、いずれも先の図１に例示した構造を有している。
【０２０１】
詳しくは、縦型ホール素子１０１およびこれと隣接する縦型ホール素子１０２が端子Ｓ、端子Ｇ１、Ｇ２にて適宜の配線を介して電気的に接続され、また縦型ホール素子１０２および隣接する縦型ホール素子（図示略）が端子Ｓ、端子Ｇ１、Ｇ２にて適宜の配線を介して電気的に接続され、という具合に縦型ホール素子１０ｎまで接続されている。そうして縦型ホール素子１０１〜１０ｎの端子Ｓおよび端子Ｇ１、Ｇ２は、それぞれ端子Ｓ０およびＧ０にまとめられる。すなわち、当該磁気センサにおいては、これら端子Ｓ０およびＧ０を通じて各ホール素子へ駆動電流が供給されることになる。
【０２０２】
ところで、ホール素子を大量生産したり、あるいは同一基板上にこうしたホール素子を多数形成したりすると、これらの製造条件等のばらつきに起因して、これら素子間で、出力電圧（ホール電圧）やオフセット電圧（不平衡電圧）にばらつきが生じるようになる。この点、この実施の形態においては、複数のホール素子を並列に接続して磁気センサを形成しているため、センサ全体としての出力電圧（ホール電圧信号）、さらにはオフセット電圧（不平衡電圧）が平均化され、当該磁気センサとしての磁気検出精度が高く維持されるようになる。
【０２０３】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（２４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０２０４】
（３７）電気的に並列に接続されるｎ（２以上の整数）個の縦型ホール素子１０１〜１０ｎを１チップに集積化して磁気センサを構成させるようにした。これにより、センサ全体としての出力電圧（ホール電圧信号）、さらにはオフセット電圧（不平衡電圧）が平均化され、当該磁気センサとしての磁気検出精度が高く維持されるようになる。
【０２０５】
（第１０の実施の形態）
図２７および図２８に、この発明に係る縦型ホール素子の第１０の実施の形態を示す。
はじめに、図２７を参照して、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造、より正確にはこの縦型ホール素子による磁気センサの構成について説明する。なお、この図２７の平面図においては、図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０２０６】
同図２７に示すように、この実施の形態においては、互いに直交する２軸方向から印加される磁界（例えば図２７中に矢印ＢｘおよびＢｙで示される磁界）を検出する態様で配設された縦型ホール素子、すなわち互いに直交するかたちで配設された２つの縦型ホール素子１０が１チップに集積化されて磁気センサを構成している。なお、これら縦型ホール素子１０は、いずれも先の図１に例示した構造を有している。
【０２０７】
図２８は、上記互いに直交するかたちで配設された２つの縦型ホール素子１０からそれぞれ出力されるホール電圧信号の出力波形ＶｘおよびＶｙを示すグラフである。なお、横軸の角度は、これらホール素子へ印加される磁界の角度を示している。
【０２０８】
この図２８のグラフからも分かるように、こうしたホール電圧信号により、より正確には例えば周辺回路にあるいは別に設けられた信号処理回路等を通じてこれらホール電圧信号に対して適宜の信号処理（演算処理）を施すことにより、１つの平面上の全ての方向からの磁界の検出、すなわち３６０°の広角度な磁界の検出が可能となる。
【０２０９】
なお、こうして１チップに集積化される２つの縦型ホール素子は、その製造工程における各種条件のばらつき等によりそれら素子のペア性が悪化することが懸念されるため、互いの間隔をできるだけ近づけて、例えば「１００μｍ」以内に配置させることが望ましい。こうした配置にすることで、製造工程等に起因する両者間のばらつきが抑制され、より良好なペア性が得られるようになる。また、温度環境をはじめとする使用時の条件についてもそれら両者間でのばらつきが抑制されることとなり、この意味でも良好なペア性が得られることとなる。
【０２１０】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（２４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０２１１】
（３８）互いに直交する２軸方向から印加される磁界を検出する態様で２つの縦型ホール素子１０を１チップに集積化して磁気センサを構成させるようにした。これにより、３６０°の広角度な磁界の検出を可能とする高性能な磁気センサなども実現することができるようになる。
【０２１２】
なお、上記第１０の実施の形態においては、互いに直交する２軸方向から印加される磁界を検出する態様で２つの縦型ホール素子１０を１チップに集積化して磁気センサを構成させるようにしたが、この構造に限られることない。要は、異なる角度から印加される磁界を検出する態様で２つの素子を１チップに集積化して磁気センサを構成させることで足り、すなわち例えば互いに鋭角の角度に交わる態様で配置された２つの縦型ホール素子によっても、上記（３８）の効果に準じた効果は得ることができる。
【０２１３】
（第１１の実施の形態）
図２９に、この発明に係る縦型ホール素子の第１１の実施の形態を示す。
以下、同図２９を参照して、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造、より正確にはこの縦型ホール素子による磁気センサの構成について説明する。なお、この図２９の平面図においては、先の図１および図４２に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０２１４】
同図２９に示すように、この実施の形態においては、基板表面（チップ面）に垂直な磁界成分を検出する横型ホール素子２０と共々、直交配置された２つの縦型ホール素子１０が１チップに集積化されて、互いに直交する３軸方向からの磁界（例えば図２９中に矢印ＢｘおよびＢｙおよびＢｚで示される磁界）を検出する３次元磁気センサを構成している。なお、上記縦型ホール素子１０は、いずれも先の図１に例示した構造を有している。また、横型ホール素子２０も、基本的には、先の図４２に例示した構造を有している。ただしここでは、半導体領域２２が、エピタキシャル膜ではなく拡散層（ウェル）として形成されている。
【０２１５】
こうした構成の磁気センサにおいては、例えば周辺回路にあるいは別に設けられた信号処理回路等により上記各ホール素子から出力されるホール電圧信号に対して適宜の信号処理（演算処理）を施すことで、１つの平面上の全ての方向（２次元方向）に加え、さらにこれに直交する軸方向からの磁界（矢印Ｂｚ）の検出も可能となる。すなわち、いわゆる３次元の磁界検出が実現されることとなる。
【０２１６】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（２４）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０２１７】
（３９）基板表面（チップ面）に垂直な磁界成分を検出する横型ホール素子２０と共々、直交配置された２つの縦型ホール素子１０を１チップに集積化して、互いに直交する３軸方向からの磁界を検出する３次元磁気センサを構成させるようにした。これにより、３次元の磁界検出が可能となる。
【０２１８】
なお、上記横型ホール素子は、基板表面（チップ面）に垂直な磁界成分を検出するものであればよく、先の図４２に例示した構造の横型ホール素子２０に限らず、適宜の横型ホール素子を採用することができる。
【０２１９】
（第１２の実施の形態）
図３０および図３１に、この発明に係る縦型ホール素子の第１２の実施の形態を示す。
以下、図３０および図３１を参照して、先の第１０の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造、より正確にはこの縦型ホール素子による磁気センサの構成について説明する。なお、これら図３０および図３１の平面図においては、先の図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０２２０】
同図３０に示すように、この実施の形態においても、互いに直交する２軸方向から印加される磁界を検出する態様で配設された縦型ホール素子、すなわち互いに直交するかたちで配設された２つの縦型ホール素子１０（いずれも図１に例示した構造を有する縦型ホール素子）が１チップに集積化されて磁気センサを構成している。ただし、ここではそれら２つの縦型ホール素子１０を、それぞれ同一方向に対向するかたちで配設された別の縦型ホール素子１０ａ（これらも図１に例示した構造を有する縦型ホール素子）とペア（対）をなすものとしている。こうした構成とすることで、互いに対向配置されてペアをなす２つの縦型ホール素子の出力電圧（ホール電圧）を平均化したり、それら縦型ホール素子の出力を切り替えたりするなどして、磁気センサとしての検出精度を高めることができるようになる。
【０２２１】
また、図３１に示すように、縦型ホール素子１０およびこれとペアする縦型ホール素子１０ａの双方を、チップとして切り出された基板の側面に対して４５°傾けて配設することで、素子外部から印加される種々の機械的な応力の影響は受けにくくなる。すなわち、それら各ホール素子のオフセット電圧が好適に低減され、磁気センサとしての検出精度がさらに高められることとなる。
【０２２２】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１もしくは第１０の実施の形態による前記（１）〜（２４）および（３８）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０２２３】
（４０）互いに直交するかたちで１チップに集積化されて磁気センサを構成する２つの縦型ホール素子１０を、それぞれ同一方向に対向するかたちで配設された別の縦型ホール素子１０ａとペアをなすものとした。これにより、磁気センサとしての検出精度を高めることができるようになる。
【０２２４】
（４１）また、それら２つの縦型ホール素子１０が各々形成するペアの双方を、チップとして切り出された基板の側面に対して４５°傾けられて配置されるものとすることで、磁気センサとしての検出精度がさらに高められることとなる。
【０２２５】
（第１３の実施の形態）
図３２に、この発明に係る縦型ホール素子の第１３の実施の形態を示す。
以下、同図３２を参照して、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造、より正確にはこの縦型ホール素子による磁気センサの構成について説明する。なお、この図３２の平面図においては、先の図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０２２６】
同図３２に示すように、この実施の形態においても、互いに直交する２軸方向から印加される磁界を検出する態様で配設された縦型ホール素子、すなわち互いに直交するかたちで配設された２つの縦型ホール素子１０（いずれも図１に例示した構造を有する縦型ホール素子）が１チップ（同一の基板）に集積化されて磁気センサを構成している。ただしここでは、それら２つの縦型ホール素子１０を、半導体基板（ここではシリコン基板）の原子配列を等しくする結晶方位に、すなわち結晶方位（００１）（または（００−１））および結晶方位（０１０）（または（０−１０））にそれぞれ配することとしている。
【０２２７】
通常、ホール素子の出力電圧（ホール電圧）は、磁気検出部ＨＰのキャリア移動度に比例する。そして、このキャリア移動度は、結晶構造（より詳しくは原子配列）に依存する傾向にある。また、素子外部から印加される種々の機械的な応力に伴うピエゾ抵抗効果の影響も、同じく結晶構造に依存する傾向にある。このため、複数のホール素子を１チップ（同一の基板）に集積化する場合には、その基板のいずれの結晶方位（面方位）にそれらホール素子を配置するかが重要となる。この点、この実施の形態に係る縦型ホール素子のように、上記縦型ホール素子１０を半導体基板の原子配列を等しくする結晶方位に配することとすれば、これら縦型ホール素子１０について良好なペア性が得られることとなる。すなわち、これら縦型ホール素子１０に発生するホール電圧（出力電圧）や、ピエゾ抵抗効果に起因した応力の印加に伴う抵抗変化などについても、これらホール素子間でのばらつきが抑制され、ひいては磁気センサとしての高い検出精度が得られるようになる。
【０２２８】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１もしくは第１０の実施の形態による前記（１）〜（２４）および（３８）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０２２９】
（４２）１チップ（同一の基板）に集積化された２つの縦型ホール素子１０を、その基板の原子配列を等しくする結晶方位に配するようにした。これにより、磁気センサとしての高い検出精度が得られるようになる。
【０２３０】
なお、シリコン基板においてその原子配列を等しくする結晶方位は、図３２に例示したものに限られない。周知のように、単結晶シリコンはタイヤモンド構造（四面体構造）の材料であるため、結晶方位（００１）、（００−１）、（０１０）、（０−１０）に同様の原子配列をもつ。すなわち、例えば図３３に示すように、
・上記２つの縦型ホール素子１０を、結晶方位（０１１）または（０−１−１）、結晶方位（０−１１）または（０１−１）にそれぞれ配した構造、
あるいは図３４に示すように、
・上記２つの縦型ホール素子１０を、結晶方位（１−１１）または（−１１−１）、結晶方位（１１−１）または（−１−１１）にそれぞれ配した構造、
あるいは図３５（ａ）に示すように、
・上記２つの縦型ホール素子１０を、結晶方位（１−１０）または（−１１０）、結晶方位（１０−１）または（−１０１）にそれぞれ配した構造、
あるいは図３５（ｂ）に示すように、
・上記２つの縦型ホール素子１０を、結晶方位（１０−１）または（−１０１）、結晶方位（０−１１）または（０１−１）にそれぞれ配した構造、
あるいは図３５（ｃ）に示すように、
・上記２つの縦型ホール素子１０を、結晶方位（０−１１）または（０１−１）、結晶方位（１−１０）または（−１１０）にそれぞれ配した構造、
等々の構造としても、上記（４２）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。
【０２３１】
さらに、縦型ホール素子の数は２つに限られることなく任意である。例えば３つの縦型ホール素子を１チップに集積化する場合には、図３６に例示するように、
・それら３つの縦型ホール素子１０を、結晶方位（１−１０）または（−１１０）、結晶方位（０−１１）または（０１−１）、結晶方位（１０−１）または（−１０１）にそれぞれ配した構造、
などとすることで、上記（４２）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。
【０２３２】
また、シリコン基板以外の基板を用いる場合も、１チップに集積化される複数の素子をその基板の原子配列を等しくする結晶方位に配することで、上記（４２）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。
【０２３３】
（第１４の実施の形態）
図３７に、この発明に係る縦型ホール素子の第１４の実施の形態を示す。
以下、同図３７を参照して、上記第１３の実施の形態との相違点を中心に、この実施の形態に係る縦型ホール素子の構造、より正確にはこの縦型ホール素子による磁気センサの構成について説明する。なお、図３７の平面図は、先の図３２に対応するものである。この図３７においては、図１に示した要素と同一の要素に各々同一の符号を付して示し、ここではそれら要素についての重複する説明を割愛する。
【０２３４】
同図３７に示すように、この実施の形態においても、互いに直交する２軸方向から印加される磁界を検出する態様で配設された縦型ホール素子、すなわち互いに直交するかたちで配設された２つの縦型ホール素子１０（いずれも図１に例示した構造を有する縦型ホール素子）が１チップ（同一の基板）に集積化されて磁気センサを構成している。そして、それら２つの縦型ホール素子１０は、互いに隣り合うかたちで近接して形成されるとともに、半導体基板の原子配列を等しくする結晶方位にそれぞれ配されている。ただしここでは、それら２つの縦型ホール素子１０の周囲を囲繞する態様で、トレンチアイソレーションが、すなわち絶縁膜ＩＬの埋設されたトレンチＴＮが設けられた構造としている。これにより、素子外部から印加される種々の機械的な応力の影響が緩和され、より良好なペア性が得られるようになる。なお、上記トレンチＴＮとしては、シャロートレンチ（ＳＴＩ）等を用いるようにしてもよい。
【０２３５】
以上説明したように、この実施の形態に係る縦型ホール素子によれば、先の第１もしくは第１０もしくは第１３の実施の形態による前記（１）〜（２４）および（３８）および（４２）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果が得られるようになる。
【０２３６】
（４３）２つの縦型ホール素子１０が互いに近接して１チップに集積化され、且つ、これら縦型ホール素子１０の周囲を囲繞する態様でトレンチアイソレーションが設けられた構造とした。これにより、前述した素子外部から印加される種々の機械的な応力の影響が緩和され、より良好なペア性が得られるようになる。
【０２３７】
なおここでは、先の図３２に例示した縦型ホール素子に対してトレンチアイソレーションを適用した例を示したが、これに限られることなく、互いに近接して１チップに集積化される複数の素子であれば、こうしたトレンチアイソレーションを適用することで、上記（４３）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。すなわち、例えば図３８に示すように、先の図３３に例示した縦型ホール素子に対して適用するようにしてもよい。また、素子の数も２つに限られることなく任意であり、例えば図３６に例示した３つの縦型ホール素子に対しても適用可能である。
【０２３８】
（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下の態様をもって実施することもできる。
・上記第８〜第１４の実施の形態においては、第１の実施の形態の縦型ホール素子を用いて磁気センサを形成するようにしたが、これに限られることなく、例えば第２〜第７の実施の形態の縦型ホール素子のいずれかを用いて、あるいはこれらを組み合わせて同様の磁気センサを実現するようにしてもよい。
【０２３９】
・上記各実施の形態においては、当該ホール素子から出力されるホール電圧信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路等と共々当該ホール素子を１チップに集積化して、所定の方向から印加される磁界を検出する磁気センサを構成させるようにした。しかしこれは必須の構成ではなく、例えば信号処理回路等を別のチップとして設けることもできる。
【０２４０】
・上記各実施の形態においては、１対の電圧出力対を備える縦型ホール素子を想定したが、これに限られることなく、２対以上の電圧出力対を備える縦型ホール素子に対してもこの発明は同様に適用することができる。例えば図３９に示すように、第１の実施の形態に係る縦型ホール素子において、電流供給端に相当するコンタクト領域１３ｂおよび１３ｃに対し、電圧出力対に相当するコンタクト領域（Ｎ+拡散層）１３ｆおよび１３ｇ、並びにコンタクト領域（Ｎ+拡散層）１３ｈおよび１３ｉを各々設けた構造としてもよい。なお、こうした構造では、電圧出力用の端子Ｖ１１およびＶ１２、並びに端子Ｖ２１およびＶ２２に各々出力される電圧信号（Ｖout）の特性が、先の図１に例示した縦型ホール素子の端子Ｖ１およびＶ２に出力される電圧信号とは逆（極性が逆）の特性になる。
【０２４１】
・また、電流供給対の数についてもこれは２対に限られることなく任意である。例えば１対の電流供給対からなる縦型ホール素子に対してもこの発明は同様に適用することができる。例えば図４０に示すように、第１の実施の形態に係る縦型ホール素子について、領域１２ｃ、すなわち端子Ｇ２側のコンタクト領域１３ｃ等を割愛した構造としても、この発明は同様に適用することができる。すなわち、この縦型ホール素子の電流供給対は、一端が電圧出力対に挟まれ、他端が電圧出力対を境にして一方側のみに配されることとなる。こうした構造によれば、先の図１に例示した縦型ホール素子と比較して約「１／３」の面積が縮小されることになり、大幅な小型化が図られるようになる。なお、こうしたホール素子の動作態様も、基本的には、図１に例示した先の縦型ホール素子と同様である。
【０２４２】
・上記各実施の形態においては、電流供給対および電圧出力対を、互いに直交するかたちで配された配置（レイアウト）にした。しかしこれに限られることなく、例えばこれら電圧出力対および電流供給対を一列に配した配置（レイアウト）にすることもできる。
【０２４３】
・さらに、上記各実施の形態において、拡散層１４ａおよび１４ｂ等、領域１２ａ（図１（ａ））を電気的に区画する分離壁も必須の構成要素ではない。すなわち、例えば磁気検出部ＨＰに電流を流すための配線（電極）を基板の表裏に対向するかたちで設けた縦型ホール素子、あるいは電圧出力対および電流供給対の各端部を一列に配置した縦型ホール素子などにおいては、こうした分離壁を設けずとも、上記磁気検出部ＨＰに対して基板表面（チップ面）に垂直な成分を含む電流を流すことができる。
【０２４４】
・上記各実施の形態においては、電圧出力対および電流供給対の各端部を、いずれも基板表面における導電型不純物の濃度の選択的に高められたコンタクト領域（Ｎ+拡散層）として設けるようにした。しかし、これは必須の構成ではなく、例えばこうしたコンタクト領域を設けずに半導体領域１２の上に直に配線（電極）を設けるようにしてもよい。
【０２４５】
・また、上記実施の形態においては、当該ホール素子の周辺回路の一例としてＣＭＯＳ回路を有して構成される回路Ｃ１０（図５）を例示した。しかし、周辺回路の構成は任意であり、例えばバイポーラ回路を有して構成される回路を周辺回路として用いることもできる。
【０２４６】
・また、上記実施の形態においては、縦型ホール素子の駆動方法の一例として定電流駆動について説明したが、この縦型ホール素子の駆動方法は任意であり、例えば定電圧駆動によって駆動することもできる。
【０２４７】
・上記各実施の形態において、当該ホール素子を構成する各要素の導電型を入れ替えた構造、すなわちＰ型とＮ型とを入れ替えた構造についても、この発明は同様に適用することができる。
【０２４８】
・上記各実施の形態においては、基板の材料としてシリコンを用いるようにしたが、製造工程や構造上の条件等に応じてその他の材料を適宜採用するようにしてもよい。例えばＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＳｉＣ等の化合物半導体材料やＧｅ（ゲルマニウム）等の他の半導体材料も用いることができる。特に、ＧａＡｓやＩｎＡｓは温度特性に優れた材料であり、当該ホール素子の高感度化を図る上で有効である。
【０２４９】
・そして、これら半導体材料のいずれを採用しても、その半導体基板を、ビエゾ抵抗効果に起因した応力印加に伴う抵抗変化を他の面方位よりも小さくする面方位にカット面を有するものとすることで、前記（１７）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。
【０２５０】
・上記各実施の形態においては、単一の導電型からなる基板を採用することとしたが、これに限られることはなく、例えばエピタキシャル基板、あるいはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、さらには異なる導電型の半導体層が交互に積層された構造（例えばＰＮＰ…もしくはＮＰＮ…といった構造）を有する半導体基板等も、当該ホール素子の基板として用いることができる。また、基板のカット面も（１００）面に限られることなく任意である。
【０２５１】
・結局のところ、上記半導体領域１２を、半導体基板に導電型不純物が添加、拡散されるかたちで形成された拡散層（ウェル）からなるものとすることで、使用基板の選択自由度を高めるという所期の目的は達成されることになる。
【０２５２】
・一方、縦型ホール素子の製造方法としても、半導体基板に導電型不純物を添加し、これを拡散させることによって上記半導体領域１２を形成するものであれば、所期の目的は達成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【０２５３】
【図１】この発明に係る縦型ホール素子の第１の実施の形態について、（ａ）はそのホール素子の概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図。
【図２】同第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の濃度分布（濃度プロファイル）を示す斜視図。
【図３】同第１の実施の形態に係る縦型ホール素子について、半導体領域の濃度分布（濃度プロファイル）を示す断面図。
【図４】同第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の出力電圧（ホール電圧）と分離壁の拡散深さとの関係について、発明者によるシミュレーション結果を例示するグラフ。
【図５】同第１の実施の形態に係る縦型ホール素子について、（ａ）は周辺回路も含めてその概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図。
【図６】同第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の配線の配設態様を示す回路図。
【図７】同第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の配線の配設態様を示す回路図。
【図８】同第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の製造方法の一例について、（ａ）〜（ｃ）はその製造プロセスを模式的に示す断面図。
【図９】同第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の製造方法の一例について、（ａ）〜（ｃ）はその製造プロセスを模式的に示す断面図。
【図１０】上記第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の変形例を示す断面図。
【図１１】図１０に例示する縦型ホール素子の製造方法の一例について、（ａ）および（ｂ）はその製造プロセスを模式的に示す断面図。
【図１２】図１０に例示する縦型ホール素子の製造方法の別の例について、（ａ）および（ｂ）はその製造プロセスを模式的に示す断面図。
【図１３】上記第１の実施の形態に係る縦型ホール素子の別の変形例を示す断面図。
【図１４】図１３に例示する縦型ホール素子の製造方法の一例について、（ａ）および（ｂ）はその製造プロセスを模式的に示す断面図。
【図１５】図１３に例示する縦型ホール素子の製造方法の別の例について、（ａ）および（ｂ）はその製造プロセスを模式的に示す断面図。
【図１６】この発明に係る縦型ホール素子の第２の実施の形態について、（ａ）はそのホール素子の概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図。
【図１７】同第２の実施の形態に係る縦型ホール素子の濃度分布（濃度プロファイル）を示す斜視図。
【図１８】この発明に係る縦型ホール素子の第３の実施の形態について、（ａ）はそのホール素子の概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図。
【図１９】同第３の実施の形態に係る縦型ホール素子の変形例について、（ａ）はそのホール素子の概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図。
【図２０】この発明に係る縦型ホール素子の第４の実施の形態について、（ａ）はそのホール素子の概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図。
【図２１】同第４の実施の形態に係る縦型ホール素子の変形例について、（ａ）はそのホール素子の概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図。
【図２２】この発明に係る縦型ホール素子の第５の実施の形態について、（ａ）はそのホール素子の概略構造を周辺回路も含めて模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図。
【図２３】この発明に係る縦型ホール素子の第６の実施の形態について、（ａ）はそのホール素子の概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図。
【図２４】この発明に係る縦型ホール素子の第７の実施の形態について、（ａ）はそのホール素子の概略構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図。
【図２５】この発明に係る縦型ホール素子の第８の実施の形態についてその縦型ホール素子による磁気センサの概略構成を示す平面図。
【図２６】この発明に係る縦型ホール素子の第９の実施の形態についてその縦型ホール素子による磁気センサの概略構成を示す平面図。
【図２７】この発明に係る縦型ホール素子の第１０の実施の形態についてその縦型ホール素子による磁気センサの概略構成を示す平面図。
【図２８】同第１０の実施の形態に係る縦型ホール素子の出力電圧（ホール電圧）の波形例を示すグラフ。
【図２９】この発明に係る縦型ホール素子の第１１の実施の形態についてその縦型ホール素子による磁気センサの概略構成を示す平面図。
【図３０】この発明に係る縦型ホール素子の第１２の実施の形態についてその縦型ホール素子による磁気センサの概略構成を示す平面図。
【図３１】同第１２の実施の形態に係る縦型ホール素子の変形例を示す平面図。
【図３２】この発明に係る縦型ホール素子の第１３の実施の形態についてその縦型ホール素子による磁気センサの概略構成を示す平面図。
【図３３】同第１３の実施の形態に係る縦型ホール素子の変形例を示す平面図。
【図３４】同第１３の実施の形態に係る縦型ホール素子の別の変形例を示す平面図。
【図３５】（ａ）〜（ｃ）は、同第１３の実施の形態に係る縦型ホール素子の別の変形例を示す平面図。
【図３６】同第１３の実施の形態に係る縦型ホール素子の別の変形例を示す平面図。
【図３７】この発明に係る縦型ホール素子の第１４の実施の形態についてその縦型ホール素子による磁気センサの概略構成を示す平面図。
【図３８】同第１４の実施の形態に係る縦型ホール素子の変形例を示す平面図。
【図３９】この発明に係る縦型ホール素子の別の実施の形態を示す平面図。
【図４０】この発明に係る縦型ホール素子の別の実施の形態を示す平面図。
【図４１】ホール素子の磁気検出原理を示す斜視図。
【図４２】従来のホール素子（横型ホール素子）の一例について、（ａ）はそのホール素子の平面構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図。
【図４３】従来のホール素子（縦型ホール素子）の一例について、（ａ）はそのホール素子の平面構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図。
【図４４】従来のホール素子（縦型ホール素子）の別の例について、（ａ）はそのホール素子の平面構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ１−Ｌ１線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図。
【符号の説明】
【０２５４】
１０、１０ａ、１０１〜１０ｎ…縦型ホール素子、１１…半導体層（半導体基板）、１２、Ｈ１２、Ｌ１２…半導体領域、１２ａ〜１２ｃ…領域、１３ａ〜１３ｉ、２３ａ〜２３ｄ…コンタクト領域（Ｎ+拡散層）、１４、１４ａ、１４ｂ、２４…拡散層、１５…絶縁膜（層間絶縁膜）、１６ａ〜１６ｃ、Ｃ１６ａ〜Ｃ１６ｆ…配線（電極）、２０…横型ホール素子、ＢＬ…埋込層、Ｃ１０…回路（周辺回路）、Ｃ１２…半導体領域、Ｃ１３…拡散層、Ｃ１３ａ〜Ｃ１３ｆ…拡散層（ソース・ドレイン層）、ＣＬ１、ＨＬ１…ＬＯＣＯＳ酸化膜（フィールド酸化膜）、Ｄ１、Ｄ２…不純物層、Ｇ１ａ〜Ｇ１ｃ…ゲート電極、ＧＰ…電極材、ＨＰ…磁気検出部（ホールプレート）、Ｉ１ａ〜Ｉ１ｃ…ゲート絶縁膜、ＩＬ、ＩＬ１、ＩＬ２ａ、ＩＬ２ｂ…絶縁膜、Ｒ…抵抗、ＳＴ…拡散ストッパ膜、ＳＷ１１〜ＳＷ１４、ＳＷ２１〜ＳＷ２４…スイッチング素子、Ｔ１、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ、ＴＮ…トレンチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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