特許 7365771 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-12

(45)【発行日】2023-10-20

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H10N 52/00 20230101AFI20231013BHJP

   G01R 33/07 20060101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

H10N52/00 Z

G01R33/07

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019015419

(22)【出願日】2019-01-31

(65)【公開番号】P2020123687

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2021-12-14

(73)【特許権者】

【識別番号】715010864

【氏名又は名称】エイブリック株式会社

(72)【発明者】

【氏名】飛岡 孝明

(72)【発明者】

【氏名】挽地 友生

【審査官】宮本 博司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３３３１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２１５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５９８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７０８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－００８８８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｎ ５２／００

Ｇ０１Ｒ ３３／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板の第１の領域に設けられ、第１の直線上に順に並んで配置された第１乃至第３の電極を有する第１の縦型ホール素子と、
前記半導体基板の前記第１の領域とは異なる第２の領域に設けられた発熱源を有する第１の回路とを備え、
前記第１の縦型ホール素子の動作時に前記第１の回路において最も高温となる領域の中心点が、前記第１の電極と前記第３の電極との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる第１の電流経路に直交し且つ前記第１の縦型ホール素子の中心を通る第２の直線上に位置し、
前記第１の縦型ホール素子は、前記第１乃至第３の電極を挟むように前記第１の直線上に前記第１乃至第３の電極と並んで設けられた第７及び第８の電極をさらに有していることを特徴とする半導体装置。

【請求項2】

前記半導体基板の前記第１及び第２の領域とは異なる第３の領域に設けられた発熱源を有する第２の回路をさらに備え、
前記第１の縦型ホール素子の動作時に前記第２の回路において最も高温となる領域の中心点が、前記第２の直線上に位置していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記半導体基板の前記第１及び第２の領域とは異なる第３の領域に設けられ、第３の直線上に順に並んで配置された第４乃至第６の電極を有する第２の縦型ホール素子をさらに備え、
前記第４の電極と前記第６の電極との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる第２の電流経路に直交し且つ前記第２の縦型ホール素子の中心を通る直線が前記第２の直線と一致していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記半導体基板の前記第１及び第２の領域とは異なる第３の領域に、前記第１の直線に直交する第３の直線上に順に並んで配置された第４乃至第６の電極を有する第２の縦型ホール素子をさらに備え、
前記第１の縦型ホール素子の動作時に前記第１の回路において最も高温となる領域の中心点が、前記第４の電極と前記第６の電極との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる第２の電流経路に直交し且つ前記第２の縦型ホール素子の中心を通る第４の直線上に位置していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記第１の縦型ホール素子は、前記第２の直線に対して線対称の構造を有していることを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項に記載の半導体装置。

【請求項6】

半導体基板の第１の領域に設けられ、第１の直線上に順に並んで配置された第１乃至第３の電極を有する第１の縦型ホール素子と、
前記半導体基板の前記第１の領域とは異なる第２の領域に設けられた発熱源を有する第１の回路とを備え、
前記第１の縦型ホール素子の動作時に前記第１の回路において最も高温となる領域の中心点が、前記第１の電極と前記第３の電極との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる第１の電流経路に直交し且つ前記第１の縦型ホール素子の中心を通る第２の直線上に位置し、
前記半導体基板の前記第１及び第２の領域とは異なる第３の領域に設けられ、第３の直線上に順に並んで配置された第４乃至第６の電極を有する第２の縦型ホール素子をさらに備え、
前記第４の電極と前記第６の電極との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる第２の電流経路に直交し且つ前記第２の縦型ホール素子の中心を通る直線が前記第２の直線と一致し、
前記第２の縦型ホール素子は、前記第４乃至第６の電極を挟むように前記第３の直線上に前記第４乃至第６の電極と並んで設けられた第９及び第１０の電極をさらに有していることを特徴とする半導体装置。

【請求項7】

前記第２の縦型ホール素子は、前記第２の直線に対して線対称の構造を有していることを特徴とする請求項３又は６に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記第２の縦型ホール素子は、前記第４乃至第６の電極を挟むように前記第３の直線上に前記第４乃至第６の電極と並んで設けられた第９及び第１０の電極をさらに有していることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記第２の縦型ホール素子は、前記第４の直線に対して線対称の構造を有していることを特徴とする請求項４又は８に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置に関し、特に、縦型ホール素子及び発熱源を備えた半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ホール素子は、磁気センサとして非接触での位置検知や角度検知が可能であることから様々な用途に用いられている。中でも半導体基板表面に対して垂直な磁界成分を検出する横型ホール素子を用いた磁気センサが一般的に良く知られているが、基板の表面に対して平行な磁界成分を検出する縦型ホール素子を用いた磁気センサも各種提案されている。さらに、横型ホール素子と縦型ホール素子を組み合わせて、２次元、３次元的に磁界を検出する磁気センサも提案されている。

【0003】

縦型ホール素子では、幾何学的な対称性の高い構造をとることが難しいため、磁界が印加されていないときでも、いわゆるオフセット電圧が横型ホール素子以上に発生しやすい。そのため、磁気センサとして用いる場合には、かかるオフセット電圧を除去する必要があり、その方法として、スピニングカレント法が知られている。

【0004】

スピニングカレント法を用いてオフセット電圧を除去する方法として、半導体基板の表面に直線上に間隔を置いて配置された５つの電極を有する縦型ホール素子において、半導体基板に平行な方向に磁場を印加した状態で、駆動電流を流す方向を４つの方向に切り替える方法が知られている（例えば、特許文献１の図１参照）。かかる方法では、まず、中央の電極を挟んでその両側に位置する２つの電極の一方から他方へ（第１の方向と呼ぶ）駆動電流を流したときに中央の電極と両端の電極との間に生じる電位差を第１の出力信号とし、第１の方向と逆方向（第２の方向と呼ぶ）に駆動電流を流したときに中央の電極と両端の電極との間に生じる電位差を第２の出力信号とし、さらに、中央の電極から両端の電極へ（第３の方向と呼ぶ）駆動電流を流したときに中央の電極を挟んでその両側に位置する２つの電極間に生じる電位差を第３の出力信号とし、第３の方向と逆方向（第４の方向と呼ぶ）に駆動電流を流したときに中央の電極を挟んでその両側に位置する２つの電極間に生じる電位差を第４の出力信号として、これら第１～第４の出力信号を加減算することにより、オフセット電圧を除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】欧州特許第１４３８７５５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に示されているような従来の縦型ホール素子において、縦型ホール素子内の温度が一様ではなく、縦型ホール素子内に温度分布が生じている場合、縦型ホール素子内には、熱電流により、高温部から低温部に向かって定常的に電流が流れる。このような状態は、例えば、縦型ホール素子の近辺に縦型ホール素子を駆動する回路が設けられており、当該縦型ホール素子を駆動する回路が発熱源となる素子を含んでいる場合に生じる。

【0007】

上記の状態で、スピニングカレント法によるオフセット電圧の除去を行おうとすると、上述の熱電流の影響により、第１～第４の方向における電流の流れ方がそれぞれ異なることになるため、オフセット電圧の除去精度をあまり高くすることができない。

【0008】

したがって、本発明は、スピニングカレント法によるオフセット電圧の除去を高精度に行うことが可能な縦型ホール素子及び発熱源を有する回路を備えた半導体装置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】

【0009】

本発明の半導体装置は、半導体基板の第１の領域に設けられ、第１の直線上に順に並んで配置された第１乃至第３の電極を有する縦型ホール素子と、前記半導体基板の前記第１の領域とは異なる第２の領域に設けられた発熱源を有する回路とを備え、前記縦型ホール素子の動作時に前記発熱源を有する回路において最も高温となる領域の中心点が、前記第１の電極と前記第３の電極との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路に直交し且つ前記縦型ホール素子の中心を通る第２の直線上に位置し、前記第１の縦型ホール素子は、前記第１乃至第３の電極を挟むように前記第１の直線上に前記第１乃至第３の電極と並んで設けられた第７及び第８の電極をさらに有していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、発熱源から発生する熱は、上記縦型ホール素子の中心を通る第２の直線と縦型ホール素子の発熱源側の端部とが交差する部分から、縦型ホール素子内へ、第２の直線を中心に左右対称に伝わっていくことになる。したがって、発熱源から発生する熱の影響により縦型ホール素子内に温度分布が生じても、スピニングカレント法において電流経路に流す電流の方向を切り替えた際に、その電流の流れ方が略同等になるため、オフセット電圧を高精度に除去することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態の半導体装置の平面図である。

【図2】図１のＡ１－Ａ１線に沿った断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態の半導体装置の平面図である。

【図4】本発明の第３の実施形態の半導体装置の平面図である。

【図5】本発明の第４の実施形態の半導体装置の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

【0013】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の縦型ホール素子及び発熱源を備えた半導体装置１０の平面図である。また、図２は、図１のＡ1－Ａ1線に沿った断面図である。

【0014】

図１に示すように、本実施形態の半導体装置１０は、半導体基板１０１（図２参照）の領域Ｒ１に設けられた縦型ホール素子１１０と、領域Ｒ１とは異なる領域Ｒ２に設けられた発熱源を有する回路２１０とを備えている。

【0015】

図２に示すように、縦型ホール素子１１０は、Ｐ型（第１導電型）の半導体基板１０１上に設けられた磁気感受部となるＮ型（第２導電型）の半導体層１０２と、半導体層１０２の表面に形成されたＮ型の不純物領域からなる駆動電流供給用及びホール電圧出力用の電極となる電極１１１～１１５とを有している。電極１１１～１１５は、図１に示すように、直線Ａ１－Ａ１上に順に並んで配置されている。

【0016】

縦型ホール素子１１０の周囲には、図２に示すように、縦型ホール素子１１０を取り囲むようにＰ型の素子分離拡散層１０３が設けられている。縦型ホール素子１１０と発熱源を有する回路２１０とは、素子分離拡散層１０３によって電気的に分離されている。

【0017】

発熱源を有する回路２１０は、縦型ホール素子１１０を駆動する回路や、縦型ホール素子１１０からの出力信号を処理するための回路等であり、これらの回路は、トランジスタ等の発熱源となる素子を有することが多い。例えば、縦型ホール素子１１０を駆動するための電源電圧として、外部電源電圧でなく、ボルテージレギュレータにより外部電源電圧を降圧して生成した内部電源電圧を使用する場合におけるボルテージレギュレータの出力トランジスタや、大電流が流れる抵抗素子などが発熱源となりうる。

【0018】

次に、縦型ホール素子１１０と発熱源を有する回路２１０との位置関係について説明する。

【0019】

図１に示す縦型ホール素子１１０において、スピニングカレント法を用いてオフセット電圧を除去する場合、４つの方向、すなわち、電極１１２から電極１１４（第１の方向）、電極１１４から電極１１２（第２の方向）、電極１１３から電極１１１及び電極１１５（第３の方向）、電極１１１及び電極１１５から電極１１３（第４の方向）に駆動電流を流すことになる。図１には、電極１１２と電極１１４との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路を電流経路ＣＰ１、電極１１３と電極１１１との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路を電流経路ＣＰ２、電極１１３と電極１１５との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路を電流経路ＣＰ３として示している。すなわち、電流経路ＣＰ１が第１の方向及び第２の方向の駆動電流の経路に対応し、電流経路ＣＰ２及びＣＰ３が第３の方向及び第４の方向の駆動電流の経路に対応している。

【0020】

本実施形態では、縦型ホール素子１１０の動作時（スピニングカレント法の実行時）に、発熱源を有する回路２１０において最も高温となる領域２１０ｈｒの中心点２１０ｈが、電流経路ＣＰ１に直交し且つ縦型ホール素子１１０の中心を通る直線Ａ２－Ａ２上に位置するように、縦型ホール素子１１０と回路２１０とが配置されている。

【0021】

このように配置することにより、回路２１０内の発熱源から発生する熱は、直線Ａ２－Ａ２と縦型ホール素子１１０の回路２１０側の端部とが交差する部分ＩＳ１から、縦型ホール素子１１０内へ、直線Ａ２－Ａ２を中心に左右対称に伝わっていくことになる。したがって、回路２１０内の発熱源から発生する熱の影響により縦型ホール素子１１０内に温度分布が生じても、スピニングカレント法において電流経路ＣＰ１に流す電流の方向を第１の方向と第２の方向に切り替えた際に、二つの方向の電流の流れ方が略同等になる。

【0022】

また、電流経路ＣＰ２、ＣＰ３に流す電流の方向を第３の方向と第４の方向に切り替えた際も、電流経路ＣＰ２と電流経路ＣＰ３とが直線Ａ２－Ａ２を中止に左右対称となっており、縦型ホール素子１１０内に生じる温度分布が直線Ａ２－Ａ２を中心に左右対称となることから、電流経路ＣＰ２と電流経路ＣＰ３とにおける温度分布も左右対称に略同等になる。よって、第３の方向と第４の方向の電流の流れ方が略同等になる。

【0023】

したがって、本実施形態によれば、回路２１０内の発熱源から発生する熱が縦型ホール素子１１０に達し、縦型ホール素子１１０内に温度分布が生じた場合においても、スピニングカレント法により、高精度にオフセット電圧を除去することができる。

【0024】

なお、縦型ホール素子１１０の電極１１１～１１５は、大きさ及び形状が互いに略同一であり、略等間隔で配置されていることが好ましい。これにより、縦型ホール素子１１０は、その中心線である直線Ａ２－Ａ２に対して線対称となり、電流経路ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３に流れる電流の流れ方は、どの経路のどの方向においてもいずれも略同等となる。かかる構成によれば、スピニングカレント法により、オフセット電圧をより高精度に除去することが可能となる。

【0025】

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、発熱源を有する回路が１つである場合について説明したが、縦型ホール素子の周辺に設けられる回路のうち発熱源を有する回路は１つとは限らない。そこで、第２の実施形態として、縦型ホール素子の周辺に発熱源を有する回路が複数存在する場合について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態の縦型ホール素子及び発熱源を備えた半導体装置２０の平面図である。

【0026】

図３に示すように、本実施形態の半導体装置２０は、第１の実施形態の半導体装置１０に加えて、領域Ｒ１及びＲ２とは異なる領域Ｒ３に設けられた発熱源を有する回路２２０をさらに備えている。ここで、図１に示す第１の実施形態の半導体装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0027】

本実施形態の半導体装置２０では、縦型ホール素子１１０の動作時（スピニングカレント法の実行時）に、発熱源を有する回路２２０において最も高温となる領域２２０ｈｒの中心点２２０ｈが、直線Ａ２－Ａ２上に位置するように、回路２２０が配置されている。

【0028】

このように配置することにより、回路２２０内の発熱源から発生する熱は、直線Ａ２－Ａ２と縦型ホール素子１１０の回路２２０側の端部とが交差する部分ＩＳ２から、縦型ホール素子１１０内へ、直線Ａ２－Ａ２を中心に左右対称に伝わっていくことになる。したがって、回路２１０内の発熱源から発生する熱と同様、回路２２０内の発熱源から発生する熱の影響により縦型ホール素子１１０内に温度分布が生じても、スピニングカレント法において電流経路ＣＰ１に流す電流の方向を第１の方向と第２の方向に切り替えた際に、二つの方向の電流の流れ方が略同等になる。また、電流経路ＣＰ２と電流経路ＣＰ３とにおける温度分布も左右対称に略同等になる。よって、第３の方向と第４の方向の電流の流れ方が略同等になる。

【0029】

したがって、本実施形態によれば、回路２１０内の発熱源から発生する熱、及び回路２２０内の発熱源から発生する熱が縦型ホール素子１１０に達し、縦型ホール素子１１０内に温度分布が生じた場合においても、スピニングカレント法により、高精度にオフセット電圧を除去することができる。

【0030】

このように、発熱源を有する回路が複数存在する場合においても、スピニングカレント法により、高精度なオフセット除去が可能となる。

【0031】

第１及び第２の実施形態では、縦型ホール素子が１つである場合について説明したが、以下、第３及び第４の実施形態として、縦型ホール素子が同一半導体基板上に複数配置される場合について説明する。

【0032】

［第３の実施形態］
第３の実施形態として、２つの縦型ホール素子が同一半導体基板上に平行に配置される場合について説明する。図４は、本発明の第３の実施形態の縦型ホール素子及び発熱源を備えた半導体装置３０の平面図である。

【0033】

図４に示すように、本実施形態の半導体装置３０は、第１の実施形態の半導体装置１０に加えて、領域Ｒ１及びＲ２とは異なる領域Ｒ３に、縦型ホール素子１１０と平行に配置された縦型ホール素子１２０をさらに備えている。ここで、図１に示す第１の実施形態の半導体装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0034】

縦型ホール素子１２０は、Ｐ型の半導体基板１０１上に設けられた磁気感受部となるＮ型の半導体層１０２（図２参照）と、半導体層１０２の表面に形成されたＮ型の不純物領域からなる駆動電流供給用及びホール電圧出力用の電極となる電極１２１～１２５とを有している。電極１２１～１２５は、図４に示すように、直線Ａ３－Ａ３上に順に並んで配置されている。

【0035】

縦型ホール素子１２０の周囲には、縦型ホール素子１２０を取り囲むようにＰ型の素子分離拡散層１０３（図２参照）が設けられており、発熱源を有する回路２１０と、縦型ホール素子１１０と、縦型ホール素子１２０とは、素子分離拡散層１０３によって電気的に分離されている。

【0036】

次に、発熱源を有する回路２１０と、縦型ホール素子１１０と、縦型ホール素子１２０との位置関係について説明する。

【0037】

図４に示す縦型ホール素子１２０において、スピニングカレント法を用いてオフセット電圧を除去する場合、４つの方向、すなわち、電極１２２から電極１２４（第１の方向）、電極１２４から電極１２２（第２の方向）、電極１２３から電極１２１及び電極１２５（第３の方向）、電極１２１及び電極１２５から電極１２３（第４の方向）に駆動電流を流すことになる。図４には、電極１２２と電極１２４との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路を電流経路ＣＰ４、電極１２３と電極１２１との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路を電流経路ＣＰ５、電極１２３と電極１２５との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路を電流経路ＣＰ６として示している。すなわち、電流経路ＣＰ４が縦型ホール素子１２０における第１の方向及び第２の方向の駆動電流の経路に対応し、電流経路ＣＰ５及びＣＰ６が縦型ホール素子１２０における第３の方向及び第４の方向の駆動電流の経路に対応している。

【0038】

本実施形態では、縦型ホール素子１１０の動作時（スピニングカレント法の実行時）に、発熱源を有する回路２１０において最も高温となる領域２１０ｈｒの中心点２１０ｈが、縦型ホール素子１１０における電流経路ＣＰ１に直交し且つ縦型ホール素子１１０の中心を通る直線Ａ２－Ａ２上に位置するように、縦型ホール素子１１０と回路２１０とが配置された図１に示す第１の実施形態の半導体装置１０に対して、縦型ホール素子１２０における電流経路ＣＰ４に直交し且つ縦型ホール素子１２０の中心を通る直線が直線Ａ２－Ａ２と一致するように縦型ホール素子１２０が配置されている。

【0039】

このように配置することにより、縦型ホール素子１２０の動作時（スピニングカレント法の実行時）に、回路２１０内の発熱源から発生する熱は、縦型ホール素子１２０において、直線Ａ２－Ａ２と縦型ホール素子１２０の回路２１０側の端部とが交差する部分ＩＳ２から、縦型ホール素子１２０内へ、直線Ａ２－Ａ２を中心に左右対称に伝わっていくことになる。したがって、回路２１０内の発熱源から発生する熱の影響により縦型ホール素子１２０内に温度分布が生じても、スピニングカレント法において電流経路ＣＰ４に流す電流の方向を第１の方向と第２の方向に切り替えた際に、二つの方向の電流の流れ方が略同等になる。また、電流経路ＣＰ５と電流経路ＣＰ６とにおける温度分布も左右対称に略同等になる。よって、第３の方向と第４の方向の電流の流れ方が略同等になる。

【0040】

したがって、本実施形態によれば、回路２１０内の発熱源から発生する熱が縦型ホール素子１２０に達し、縦型ホール素子１２０内に温度分布が生じた場合においても、スピニングカレント法により、高精度にオフセット電圧を除去することができる。

【0041】

このように、縦型ホール素子が同一半導体基板上に複数平行に配置された場合においても、スピニングカレント法により、高精度にオフセット除去が可能となる。

【0042】

［第４の実施形態］
第４の実施形態として、２つの縦型ホール素子が同一半導体基板上に互いに垂直に配置される場合について説明する。図５は、本発明の第４の実施形態の縦型ホール素子及び発熱源を備えた半導体装置４０の平面図である。

【0043】

図５に示すように、本実施形態の半導体装置４０は、第１の実施形態の半導体装置１０に加えて、領域Ｒ１及びＲ２とは異なる領域Ｒ３に、縦型ホール素子１１０に対して垂直に配置された縦型ホール素子１２０をさらに備えている。ここで、図１に示す第１の実施形態の半導体装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0044】

縦型ホール素子１２０は、Ｐ型の半導体基板１０１上に設けられた磁気感受部となるＮ型の半導体層１０２（図２参照）と、半導体層１０２の表面に形成されたＮ型の不純物領域からなる駆動電流供給用及びホール電圧出力用の電極となる電極１２１～１２５とを有している。電極１２１～１２５は、図５に示すように、直線Ａ１－Ａ１に直交する直線Ａ３－Ａ３上に順に並んで配置されている。

【0045】

縦型ホール素子１２０の周囲には、縦型ホール素子１２０を取り囲むようにＰ型の素子分離拡散層１０３（図２参照）が設けられており、発熱源を有する回路２１０と、縦型ホール素子１１０と、縦型ホール素子１２０とは、素子分離拡散層１０３によって電気的に分離されている。

【0046】

次に、発熱源を有する回路２１０と、縦型ホール素子１１０と、縦型ホール素子１２０との位置関係について説明する。

【0047】

図５に示す縦型ホール素子１２０において、スピニングカレント法を用いてオフセット電圧を除去する場合、４つの方向、すなわち、電極１２２から電極１２４（第１の方向）、電極１２４から電極１２２（第２の方向）、電極１２３から電極１２１及び電極１２５（第３の方向）、電極１２１及び電極１２５から電極１２３（第４の方向）に駆動電流を流すことになる。図５には、電極１２２と電極１２４との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路を電流経路ＣＰ４、電極１２３と電極１２１との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路を電流経路ＣＰ５、電極１２３と電極１２５との間に流れるホール素子駆動電流の経路となる電流経路を電流経路ＣＰ６として示している。すなわち、電流経路ＣＰ４が縦型ホール素子１２０における第１の方向及び第２の方向の駆動電流の経路に対応し、電流経路ＣＰ５及びＣＰ６が縦型ホール素子１２０における第３の方向及び第４の方向の駆動電流の経路に対応している。

【0048】

本実施形態では、縦型ホール素子１１０の動作時（スピニングカレント法の実行時）に、発熱源を有する回路２１０において最も高温となる領域２１０ｈｒの中心点２１０ｈが、縦型ホール素子１１０における電流経路ＣＰ１に直交し且つ縦型ホール素子１１０の中心を通る直線Ａ２－Ａ２上に位置するように、縦型ホール素子１１０と回路２１０とが配置された図１に示す第１の実施形態の半導体装置１０に対して、領域２１０ｈｒの中心点２１０ｈが縦型ホール素子１２０における電流経路ＣＰ４に直交し且つ縦型ホール素子１２０の中心を通る直線Ａ４－Ａ４上に位置するように縦型ホール素子１２０が配置されている。

【0049】

このように配置することにより、縦型ホール素子１２０の動作時（スピニングカレント法の実行時）に、回路２１０内の発熱源から発生する熱は、縦型ホール素子１２０において、直線Ａ４－Ａ４と縦型ホール素子１２０の回路２１０側の端部とが交差する部分ＩＳ２から、縦型ホール素子１２０内へ、直線Ａ４－Ａ４を中心に左右対称に伝わっていくことになる。したがって、回路２１０内の発熱源から発生する熱の影響により縦型ホール素子１２０内に温度分布が生じても、スピニングカレント法において電流経路ＣＰ４に流す電流の方向を第１の方向と第２の方向に切り替えた際に、二つの方向の電流の流れ方が略同等になる。また、電流経路ＣＰ５と電流経路ＣＰ６とにおける温度分布も左右対称に略同等になる。よって、第３の方向と第４の方向の電流の流れ方が略同等になる。

【0050】

したがって、本実施形態によれば、回路２１０内の発熱源から発生する熱が縦型ホール素子１２０に達し、縦型ホール素子１２０内に温度分布が生じた場合においても、スピニングカレント法により、高精度にオフセット電圧を除去することができる。

【0051】

このように、２つの縦型ホール素子が同一半導体基板上に互いに垂直に配置された場合においても、それぞれの縦型ホール素子に対し、スピニングカレント法により、高精度にオフセット除去が可能となる。

【0052】

以上述べたように、本発明の実施形態によれば、縦型ホール素子の周辺に発熱源を有する回路を配置しても、縦型ホール素子に対してスピニングカレント法を実行した際の発熱源から発生する熱による影響を実質的になくすことができる。したがって、発熱源を有する回路を縦型ホール素子から遠ざけて配置するといったことをする必要がなくなるため、回路規模を小さくすることも可能となる。

【0053】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは言うまでもない。

【0054】

例えば、上記実施形態においては、縦型ホール素子の電極の数が５つである場合を例として説明したが、駆動電流供給用に２つ、ホール電圧出力用に１つの合計３つ以上の電極があればよい。

【0055】

また、上記実施形態においては、第１導電型をＰ型、第２導電型をＮ型として説明したが、導電型を入れ替えて、第１導電型をＮ型、第２導電型をＰ型としても構わない。

【0056】

上記実施形態においては、縦型ホール素子１１０が領域Ｒ１に設けられていると説明しているが、縦型ホール素子１１０の大きさと領域Ｒ１の大きさとは、必ずしも一致している必要はない。すなわち、縦型ホール素子１１０を取り囲む素子分離拡散層１０３が縦型ホール素子１１０よりも広い範囲を取り囲むように（領域Ｒ１が縦型ホール素子１１０よりも大きく）形成されている場合には、縦型ホール素子１１０は、領域Ｒ１の範囲内であればどこに形成されても構わない。

【0057】

第３及び第４の実施形態における縦型ホール素子１２０の電極１２１～１２５は、大きさ及び形状が互いに略同一であり、略等間隔で配置されていることが好ましい。これにより、縦型ホール素子１２０は、その中心線である直線Ａ３－Ａ３に対して線対称となり、電流経路ＣＰ４、ＣＰ５、ＣＰ６に流れる電流の流れ方は、どの経路のどの方向においてもいずれも略同等となる。かかる構成によれば、スピニングカレント法により、オフセット電圧をより高精度に除去することが可能となる。

【符号の説明】

【0058】

１０、２０、３０、４０ 半導体装置
１０１ 半導体基板
１０２ 半導体層
１０３ 素子分離拡散層
１１０、１２０ 縦型ホール素子
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５ 電極
２１０、２２０ 発熱源を有する回路
２１０ｈｒ、２２０ｈｒ 最も高温となる領域
２１０ｈ、２２０ｈ 最も高温となる領域の中心点
Ａ１－Ａ１、Ａ２－Ａ２、Ａ３－Ａ３、Ａ４－Ａ４ 直線
ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４、ＣＰ５、ＣＰ６ 電流経路
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】