Abstract
The 3-D Hall sensor has two horizontal magnetic field sensing parts ($\chi$, y components) and one vertical magnetic field sensing part (z component). For conventional, 3-D Hall sensor it is general that the sensitivity for $B_{z}$ is about 1/10 compared with those for $B_\chi$ or $B_y$. Therefore, in this work, we proposed 3-D Hall sensor with new structure. We have increased the sensitivity about 6 times to form the trench using anisotropic etching. And we have increased the sensitivity for the $B_z$ by 80% compared with those of $B_\chi$ and$B_y$ using deposition of the ferromagnetic thin films on the bottom surface of the wafer to concentrate the magnetic fluxes. When the input current was 3 mA, sensitivities of the fabricated sensor with Ni/Fe film for $B_\chi, B_y$ and $B_{z}$ were measured as 120.1 mV/T, 111.7 mV/T, 95.3 mV/T, respectively. The measured linearity of the sensor was within $\pm$3% of error.
3차원 홀 센서는 두 개의 수평 자계($\chi$, y성분) 검출부와 한 개의 수직 자계(z 성분) 검출부를 갖는다. 종래의 3차원 홀 센서는 일반적으로 $B_{z}$에 대한 감도가 $B_\chi, B_y$에 대한 감도의 약 1/10정도에 그친다. 본 연구에서는 새로운 구조를 갖는 3차원 홀 센서를 제안하였다. 이방성 식각을 이용하여 트랜치를 형성함으로써 감도를 약 6배 증가시켰다. 또한 자속을 집속시키기 위하여 웨이퍼 후면에 강자성체 박막을 증가시킴으로써 $B_{z}$에 대한 감도를 $B_\chi, B_y$에 대한 감도의 약 80% 정도로 증가시켰다. 전류 3 mA를 인가했을 때, Ni/Fe 박막을 증착하여 제작된 센서의 감도는 $B_\chi, B_y$, B$_{z}$ 에 대하여 각각 120.1 mV/T, 111.7 mV/T, 그리고 95.3 mV/T로 측정되었다. 센서의 선형성을 오차가 $\pm$3%로 우수하였다.