(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、絶縁層および活性層を有した多層構造からなるホール効果センサであって、
前記基板が、単結晶のシリコンカーバイトから作られ、
前記絶縁層が、前記基板上に形成されてｐ−ドープされた単結晶シリコンカーバイトから構成され、前記活性層を前記基板から電気的に絶縁し、
前記活性層が、前記絶縁層上に形成されて５×１０１５／cm3未満の不純物濃度でｎ−ドープされた単結晶シリコンカーバイトから構成されることを特徴とするホール効果センサ。
【請求項２】
前記活性層は、熱酸化物及びパッシベーション絶縁体によって被覆されることを特徴とする請求項１に記載のホール効果センサ。
【請求項３】
前記活性層は、六方晶の炭化ケイ素からなることを特徴とする請求項１または２に記載のホール効果センサ。
【請求項４】
前記絶縁層は、六方晶の炭化ケイ素からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のホール効果センサ。
【請求項５】
前記基板は、六方晶の炭化ケイ素からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のホール効果センサ。
【請求項６】
前記活性層は、立方晶の炭化ケイ素からなることを特徴とする請求項１または２に記載のホール効果センサ。
【請求項７】
前記基板、前記絶縁層、及び前記活性層を形成する半導体は同一の物質であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のホール効果センサ。
【請求項８】
前記ホール効果センサが長尺形状に形成され、長手方向の端部にそれぞれ給電用の電極を備え、長手方向の中間部に互いに対向して幅方向外側に延びる２対の側方アームを備え、前記側方アームの先端に、ホール信号を取得し、隣接するアーム間の抵抗を測定するための電極を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のホール効果センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、磁界の定量測定のためのホールプローブの分野に関する。
【０００２】
ホール効果を有するプローブの一般的原理は、周知である。それ自体が半導体である基板に堆積した薄い半導体層を含む多層構造によって構成されたプローブが特に知られており、２つの層は、電気的に絶縁されている。
【０００３】
例として、欧州特許ＥＰ５７２２９８は、量子井戸構造、量子井戸構造に隣接した、厚さが２５０オングストローム未満であり、かつ閾値より小さなキャリア注入層の厚さ全体にわたって組み込まれたドナーの表面密度を有するキャリア注入層、キャリア注入層に堆積した、センサのフェルミエネルギーより大きなエネルギーの伝導帯、及び２００オングストロームより大きな厚さを有する絶縁埋設層を絶縁基板上に含む、「２次元電子ガス」ホール効果センサを記載している。
【０００４】
欧州特許ＥＰ４５８４６６は、基板、基板に堆積した半導体ダイヤモンドで形成された活性層、活性層内に電流を一方向に導入するための、活性層の反対側面に堆積された一対の電極、及び一般的に電流の方向に直交する方向に誘導される電圧又は電圧成分を検出するための活性層の他の反対側面に堆積されたもう一対の電極を含むホール効果装置を記載している。
【０００５】
特許ＵＳ５５３６９５３は、低濃度の幾つかのドーパントを含む広い帯を有する半導体を記載している。
【０００６】
先行技術によるセンサが提起する問題は、機能の分野の問題である。実際、先行技術に従ったセンサでは、２００℃を超える温度で、その測定上の性能が悪化する（感度減少、非線形性等）。
【０００７】
この悪化は、構造（活性層／基板の電気絶縁の欠如）及び／又は活性層（伝導メカニズムの変化）の様相と結び付けられる。
【０００８】
本発明の目的は、２００℃を超える動作温度に関して一般的に２５０ｐｐｍ／℃未満の低い感温性を有し、かつ約数百ボルト／アンペア／テスラの高いホール係数ＫＨを有するホール効果センサを提供することである。ＫＨは、表面キャリア密度及び電子の電荷に反比例する。
【０００９】
このために、本発明は、その最も一般的な意味において、絶縁基板、半絶縁基板又は半導体であるが、薄い半導体層のそれとは異なる型の基板に堆積された、半導体の薄い活性層を含む多層構造によって構成されるホール効果センサに関する。あらゆる場合において、活性層は、基板から電気的に絶縁される。
【００１０】
好ましくは、活性層は、絶縁体（例えば酸化又は窒化ケイ素）及びパッシベーション絶縁体によって被覆される。活性層のドーピング比率は、使用に対応するあらゆる温度範囲において、センサが出払い領域（ドーパントの全電離）で機能するように選択される。
【００１１】
第１の実施態様によれば、活性層及び／又は絶縁層及び／又は基板は、六方晶の炭化ケイ素層によって構成される。好適には、活性層ｎ−のドーピング比率は、１ｃｍ３につき５×１０１５未満である。
【００１２】
応用例によれば、活性層は、立方晶の炭化ケイ素層である。応用例によれば、活性層は、ＧａＮ及び／又はその合金を主成分とする窒化物層である。
【００１３】
応用例によれば、活性層は、（例えばケイ素の場合）上記材料よりも低い禁制帯の材料から製作される。
【００１４】
出払い領域に対応する温度範囲は、この場合において、低温（２００℃未満）に向かって移動し、かつ高温（＞２００℃）に向かって制限される。感温性は、前の場合よりも高くても良く、かつ出払い領域及び使用に対応する温度範囲全体に対し、一定でなくても良い。
【００１５】
好ましくは、基板及び活性層を形成する材料は同一の物質で、ドーピングは異なる。
【００１６】
応用例によれば、活性層は、異なる性質の基板上に移動され得る。活性層は、分子付着によって接着され得る。
【００１７】
特殊な応用例によれば、本発明は、半導体基板に堆積した半導体の薄い活性層を含む多層構造から構成され、２つの層が絶縁層によって電気的に絶縁されるホール効果センサに関する。構造全体は、基板が、Ｐ−型半導体層によって構成される絶縁材が堆積した、ｎ＋型半導体であること、及び薄い活性層は、ｎ−型であることを特徴とする。
【００１８】
特殊な実施態様によれば、本発明によるセンサは、二対の側方アームによって延長される胴部を有する柵から構成され、胴部は、給電用の電極を各端部に有し、２つの対向する側方アームは、ホール信号を取得するための電極を含み、かつ２つの隣接するアームは、抵抗を測定するための電極を有する。
【００１９】
本発明は、添付図面を参照して、これに続く非限定的な実施例の記載を読めば、より良く理解されるであろう。
【００２０】
例として記載される実施例によるホールセンサは、本体（１）、第１の側方アーム対（２、３）及び第２の側方アーム対（４、５）により、「ロレーヌ十字架」の全体形状を有し、全体は、本体（１）の中間軸及び少なくとも一対のアーム（例えば２、３）の中間軸により形成される平面に垂直な磁界を測定するためにある。
【００２１】
アーム対（２、３）の一方は、ホール信号を取得するための電極（６、７）を有する。
【００２２】
その上本体は、励起電圧による給電又は電流給電のために、対向する端部に配置された、２つの電極（８、９）を有する。更に、２つの隣接するアーム（２、４）は、ホールセンサの温度を推論することを可能にする測定である、構造の抵抗測定用の電極（６、１０）を有する。
【００２３】
図２は、横断面に沿った図を示す。本発明の第１の実施態様によるホールプローブは、数キロオームの、一般的に約１０キロオームのインピーダンス、約２００ｐｐｍ／℃の熱感度、及び約数百のＶ／Ａ／Ｔの因子ＫＨを有するために設計される。
【００２４】
これらの性能に達するために、本発明によるホールプローブは、ドープ処理された半導体ｎ＋で製作された基板（１２）によって構成される。半導体は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）型の、好ましくは４Ｈ−ＳｉＣ型の単結晶である。
【００２５】
この基板に、絶縁層（１３）が、例えばエピタキシによって堆積される。この層は、その基板と同一の半導体から構成され、ｐ−にドープ処理されて構成される。
【００２６】
この絶縁層（１３）に、ドープ処理された半導体ｎ−から構成される薄い活性層（１４）が、堆積される。半導体は、炭化ケイ素ＳｉＣ型、４Ｈ−ＳｉＣ型の単結晶である。
【００２７】
活性層は、絶縁体層（１５）及びパッシベーション層（１６）、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ２）でそれ自体が任意に被覆される。
【００２８】
本発明によるセンサの構造は、出払い領域で作動する大きなギャップを有する半導体を利用する。
【００２９】
応用例によれば、活性層は、窒化物（ＧａＮ及び／又は合金）の形状で堆積され得る。基板は、緩衝層が堆積されるサファイアでも、緩衝層を有する炭化ケイ素でも、窒化物又は他のあらゆる基板でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるセンサの平面図である。
【図２】  前記センサの中間断面に沿った図である。
【図１】
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【図２】
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