垂直霍尔效应器件的制作方法_2

文档序号:9378344阅读:来源:国知局
2.2在相反的方向上背离相应的对称平面PS1、PS2,其中第三霍尔效应区域2.3和第四霍尔效应区域2.4的第一接触2.3.1、2.4.1在相同的方向上背离相应的对称平面PS3、PS4,其中第三霍尔效应区域2.3和第四霍尔效应区域2.4的第二接触2.3.2、2.4.2在相反的方向上背离相应的对称平面PS3、PS4。
[0051]根据本发明的优选实施例,第一霍尔效应区域2.1、第二霍尔效应区域2.2、第三霍尔效应区域2.3和第四霍尔效应区域2.4按照这样的方式布置,使得其对称平面PS1、PS2、PS3、PS4平行或者相同。通过这些特征,可以进一步减少偏移误差。
[0052]根据本发明的优选实施例,第一霍尔效应区域2.1、第二霍尔效应区域2.2、第三霍尔效应区域2.3和第四霍尔效应区域2.4的第一接触2.1.1,2.2.1,2.3.1,2.4.1在相同的方向上背离相应的对称平面,其中第一霍尔效应区域2.1、第二霍尔效应区域2.2、第三霍尔效应区域2.3和第四霍尔效应区域2.4的第二接触2.1.2、2.2.2、2.3.2、2.4.2在相反的方向上背离相应的对称平面PS1、PS2、PS3、PS4。
[0053]根据本发明的优选实施例,低欧姆被限定为:具有是霍尔效应区域2.1,2.2,2.3、2.4的导电率的至少10倍,优选地至少30倍,更加优选地至少100倍的导电率。
[0054]图1a示出了包括四个霍尔效应区域的垂直霍尔效应器件的第一实施例的稍加修改的示意性截面图。在图1a中,第一接触2.1.1,2.2.1,2.3.1、2.4.1和第二接触2.1.2、2.2.2、2.3.2、2.4.2以及霍尔效应区域2.1、2.2、2.3、2.4相对于对称平面PS1、PS2、PS3、PS4对称。与图1形成对照的是,霍尔效应区域2.1、2.2、2.3、2.4在两侧上延伸,进一步远离相应的对称平面PSl、PS2、PS3、PS4,并且分别远离第一接触2.1.1、2.2.1、2.3.1、2.4.1或者第二接触 2.1.2、2.2.2、2.3.2、2.4.2。
[0055]图1b示出了包括四个霍尔效应区域的垂直霍尔效应器件的第一实施例的另外的稍加修改的示意性截面图。在图1中,第一接触2.1.1,2.2.1,2.3.1、2.4.1和第二接触2.1.2、2.2.2、2.3.2、2.4.2相对于对称平面PS1、PS2、PS3、PS4对称。与图1形成对照的是,霍尔效应区域2.1、2.2、2.3、2.4在一侧延伸,进一步远离相应的对称平面PS1、PS2、PS3、PS4,并且分别远离第一接触 2.1.1、2.2.1、2.3.1、2.4.1 或者第二接触 2.1.2、2.2.2、2.3.2、2.4.2。这意味着,霍尔效应区域2.1、2.2、2.3、2.4不相对于对称平面PS1、PS2、PS3、PS4对称。
[0056]图2示出了在第一操作模式中使用的垂直霍尔器件的第一实施例的示意性截面图。
[0057]图3示出了在第二操作模式中使用的垂直霍尔器件的第一实施例的示意性截面图。
[0058]图4示出了在第三操作模式中使用的垂直霍尔器件的第一实施例的示意性截面图。
[0059]图5示出了在第四操作模式中使用的垂直霍尔器件的第一实施例的示意性截面图。
[0060]在优选实施例中,垂直霍尔效应器件I包括能量供应和测量电路,该能量供应和测量电路被配置用于向该至少四个霍尔效应区域2.1,2.2,2.3、2.4供应电能I1、12、13、14并且被配置用于测量响应于磁场H的至少一个电霍尔效应输出信号Voutl、Vout2。
[0061]在优选实施例中,能量供应和测量电路被配置用于向第一接触和/或第二接触2.1.1、2.2.1、2.3.1、2.4.1、2.1.2、2.2.2、2.3.2、2.4.2 中的第一特定接触和第二特定接触供应电能,其中在不同的操作模式中不同地选取该特定接触。
[0062]在优选实施例中,能量供应和测量电路被配置用于,测量响应于在第一接触和/或第二接触 2.1.1,2.2.1,2.3.1,2.4.1,2.1.2,2.2.2,2.3.2,2.4.2 中的第三特定接触处以及在第一接触和 / 或第二接触 2.1.1,2.2.1,2.3.1,2.4.1,2.1.2,2.2.2,2.3.2,2.4.2中的第四特定接触处的磁场H的至少一个电霍尔输出信号Voutl、Vout2,并且其中在不同的操作模式中不同地选取该特定接触。换言之,旋转方案可以应用至该四个霍尔效应区域2.1、2.2、2.3、2.4。这减少了垂直霍尔效应器件I的偏移误差(=零点误差),并且给出响应于在所指示的方向(垂直于绘制平面)上施加的磁场的强信号。
[0063]根据优选实施例,该至少四个霍尔效应区域2.1、2.2、2.3、2.4的每个第一接触2.1.1、2.2.1、2.3.1、2.4.1、2.1.2 和每个第二接触 2.1.2、2.2.2、2.3.2、2.4.2 独立地连接至能量供应和测量电路。
[0064]在优选实施例中,能量供应和测量电路按照如下方式配置,使得在第一操作模式中(阶段I),
[0065]将第一电流Il输入至第一霍尔效应区域2.1的第一接触2.1.1,
[0066]将第二电流12输入至第二霍尔效应区域2.1的第二接触2.2.2,
[0067]在第三霍尔效应区域2.3的第一接触2.3.1处输出第三电流13,
[0068]在第四霍尔效应区域2.4的第二接触2.4.2处输出第四电流14,
[0069]测量从第二霍尔效应区域2.2的第一接触2.2.1到第一霍尔效应区域2.1的第二接触2.1.2的第一霍尔电压Voutl,
[0070]测量从第三霍尔效应区域2.3的第二接触2.3.2到第四霍尔效应区域2.4的第一接触2.4.1的第二霍尔电压Vout2 ;并且/或者
[0071]按照如下方式配置,使得在第二操作模式中(阶段2),
[0072]将第一电流Il输入至第一霍尔效应区域2.1的第二接触2.1.2,
[0073]将第二电流12输入至第二霍尔效应区域2.2的第一接触2.2.1,
[0074]在第三霍尔效应区域2.3的第二接触2.3.1处输出第三电流13,
[0075]在第四霍尔效应区域2.4的第一接触2.4.1处输出第四电流14,
[0076]测量从第一霍尔效应区域2.1的第一接触2.1.1到第二霍尔效应区域2.2的第二接触2.2.2的第一霍尔电压Voutl’,
[0077]测量从第四霍尔效应区域2.4的第二接触2.4.2到第三霍尔效应区域2.3的第一接触2.3.1的第二霍尔电压Vout2’ ;并且/或者
[0078]按照如下方式配置,使得在第三操作模式中(阶段3),
[0079]将第一电流Il输入至第三霍尔效应区域2.3的第一接触2.3.1,
[0080]将第二电流12输入至第四霍尔效应区域2.4的第二接触2.4.2,
[0081]在第一霍尔效应区域2.1的第一接触2.1.1处输出第三电流13,
[0082]在第二霍尔效应区域2.2的第二接触2.2.2处输出第四电流14,
[0083]测量从第一霍尔效应区域2.1的第二接触2.1.2到第二霍尔效应区域2.2的第一接触2.2.1的第一霍尔电压Voutl”,
[0084]测量从第四霍尔效应区域2.4的第一接触2.4.1到第三霍尔效应区域2.3的第二接触2.3.2的第二霍尔电压Vout2” ;并且/或者
[0085]按照如下方式配置,使得在第四操作模式中(阶段4),
[0086]将第一电流Il输入至第三霍尔效应区域2.3的第二接触2.3.1,
[0087]将第二电流12输入至第四霍尔效应区域2.4的第一接触2.4.1,
[0088]在第一霍尔效应区域2.1的第二接触2.1.2处输出第三电流13,
[0089]在第二霍尔效应区域2.2的第一接触2.2.1处输出第四电流14,
[0090]测量从第二霍尔效应区域2.2的第二接触2.2.2到第一霍尔效应区域2.1的第一接触2.1.1的第一霍尔电压Vout ”’,
[0091]测量从第三霍尔效应区域2.3的第一接触2.3.1到第四霍尔效应区域2.4的第二接触2.4.2的第二霍尔电压Voutl”’。
[0092]在本发明的优选实施例中,能量供应和测量电路被配置用于执行测量周期,该测量周期具有器件在第一操作模式中操作的第一阶段,并且具有器件在第二操作模式中操作的第二阶段,其中第一阶段的测量结果和第二阶段的测量结果被组合,或者
[0093]其中能量供应和测量电路被配置用于执行测量周期,该测量周期具有器件在第三操作模式中操作的第一阶段,并且具有器件在第四操作模式中操作的第二阶段,其中第一阶段的测量结果和第二阶段的测量结果被组合,
[0094]或者其中能量供应和测量电路被配置用于执行测量周期,该测量周期具有器件在第一操作模式中操作的第一阶段,具有器件在第二操作模式中操作的第二阶段,具有器件在第三操作模式中操作的第三阶段,并且具有器件在第四操作模式中操作的第四阶段,其中第一阶段的测量结果、第二阶段的测量结果、第三阶段的测量结果和第四阶段的测量结果被组合。
[0095]如果在测量周期中使用了第一和第二操作模式,或者如果在测量周期中使用了第三和第四操作模式,那么可以减少偏移误差。
[0096]如果随后使用了全部四种操作模式,那么有效减少了偏移误差,这是因为其额外地消除了热偏移。
[0097]根据优选实施例,至少一个所述低欧姆连接路径6电连接至偏置电压源7。该特征解决了四个霍尔区域2.1,2.2,2.3,2.4的接触的电位可能下沉到低于接地的问题,这在许多半导体技术中是不被允许的,因为其会断开器件到衬底的反向偏置隔离。
[0098]在阶段I中,在第一部分中将电流注入到电流端子中,而在第二部分中从电流端子抽取该电流。在阶段2中,相较于阶段1,第一接触和第二接触交换。在阶段3中,仅使电流方向反向。在阶段4中,相较于阶段3,第一和第二接触交换。可以通过将信号相加来组合这些信号。
[0099]根据本发明的优选实施例,第一霍尔效应区域2.1、第二霍尔效应区域2.2、第三霍尔效应区域2.3和第四霍尔效应区域2.4布置在公共衬底上。
[0100]图6示出了在第一操作模式中使用的垂直霍尔器件的第二实施例的示意性截面图。
[0101]图7示出了在第三操作模式中使用的垂直霍尔器件的第二实施例的示意性截面图。
[0102]在图中没有示出垂直霍尔器件的第二实施例的第二操作模式和第四操作模式。然而,它们与在图3和图5中示出的第一实施例的那些操作模式等同。
[0103]根据本发明的优选实施例,至少一个所述低欧姆低欧姆连接路径6是电浮置的。
[0104]在每个操作模式中,左霍尔区域的区域2.1、2.2、2.3、2.4的第一或者第二接触2.1.1、2.2.1、2.3.1、2.4.1、2.1.2、2.2.2、2.3.2、2.4.2 中的一个连接至施加电位 Vg 的电压源7。
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