垂直霍爾效應器件以及垂直霍爾效應傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種垂直霍爾效應傳感器以及垂直霍爾效應器件。所述垂直霍爾效應器件包括：至少兩個電源端子，被布置為向第一霍爾效應區(qū)域供應電能；以及至少一個霍爾信號端子，被布置為提供來自所述第一霍爾效應區(qū)域的第一霍爾信號。所述第一霍爾信號指示與半導體基板的表面平行并且作用在所述第一霍爾效應區(qū)域上的磁場。所述至少兩個電源端子中的一個或多個或所述至少一個霍爾信號端子中的一個或多個包括施加觸點和感測觸點。
【專利說明】垂直霍爾效應器件以及垂直霍爾效應傳感器
[0001]相關申請的引用
[0002]本申請為于2011年2月8日提交的美國申請序號13/022,844的部分繼續(xù)申請。該相關申請的全部內容據(jù)此并入本文中，以作參考。
【技術領域】
[0003]本實用新型主要涉及霍爾效應器件，更具體地，涉及垂直霍爾效應器件以及垂直霍爾效應傳感器。
【背景技術】
[0004]霍爾效應器件通常用于傳感器應用中，用于非接觸式傳感磁場。圖1示出了傳統(tǒng)霍爾板100?；魻柊?00通過沿著在第一和第二電源端子S1、S2之間的第一軸106提供預定電流104工作。根據(jù)霍爾原理(以及由108所示的洛倫茲右手定則)，磁場B的存在使得在電流104的流動期間以速度V運行的帶正電的粒子(例如，空穴110)沿著第二軸112在F的方向“操縱”或偏轉，從而在霍爾效應端子H1和H2之間引起電壓差。這些帶電粒子的“操縱”或偏轉量取決于磁場B的大小,從而H1和H2之間的電壓差的大小與磁場B的大小成比例。因此，在具有預定電流104時，測量霍爾效應端子H1和H2間的電壓，從而提供磁場B的精確測量。
[0005]下面要更詳細地理解的是，本公開涉及改進的霍爾效應測量技術。
實用新型內容
[0006]本實用新型一方面提供了一種垂直霍爾效應傳感器，設置在半導體基板上，包括:第一導電霍爾效應區(qū)域，被布置在所述半導體基板的表面之下；至少兩個電源端子，被布置為向所述第一導電霍爾效應區(qū)域供應電能；至少一個霍爾信號端子，被布置為提供來自所述第一導電霍爾效應區(qū)域的第一霍爾信號，所述第一導電霍爾信號指示與所述半導體基板的表面平行并且作用在所述第一霍爾效應區(qū)域上的磁場；其中，所述至少兩個電源端子中的一個或多個或所述至少一個霍爾信號端子中的一個或多個包括施加觸點和感測觸點；以及反饋控制電路，包括:輸出端，連接至所述施加觸點并且具有第一阻抗，輸入端，其連接至所述感測觸點并且具有第二阻抗，所述第二阻抗高于所述第一阻抗，以及反饋回路，調節(jié)所述反饋控制電路的所述輸出端上的電位，直到所述反饋控制電路的所述輸入端上的電位等于參考電位。
[0007]進一步地，所述參考電位為預定參考電位。
[0008]進一步地,所述參考電位對應于在感測觸點上測量的電位。
[0009]進一步地，所述至少兩個電源端子和所述至少一個霍爾信號端子包括各自的施加觸點和各自的感測觸點。
[0010]進一步地，在使用所述各個感測觸點監(jiān)測施加給所述各自的施加觸點的所述各自的電位時，所述反饋電路將不同的參考電位同時施加給所述各個施加觸點。[0011]進一步地，各個電源端子和各個霍爾信號端子包括各自的施加觸點和各自的感測觸點，其中，所述反饋回路將至少三個不同的參考電位同時施加給所述各個感測觸點。
[0012]進一步地，所述第一霍爾信號源自流至所述施加觸點的電流，或者源自從所述施加觸點流出的電流。
[0013]進一步地，所述垂直霍爾效應傳感器以旋轉電流方案進行操作，所述旋轉電流方案在操作期間重復地交換電源端子和霍爾信號端子。
[0014]進一步地，所述垂直霍爾效應傳感器進一步包括:第二導電霍爾效應區(qū)域，被布置在所述半導體基板表面之下，并且通過隔離結構與所述第一導電霍爾效應區(qū)域分離；至少兩個電源端子，被布置為向所述第二導電霍爾效應區(qū)域供應電能；至少一個霍爾信號端子，被布置為提供來自所述第二霍爾效應區(qū)域的第二霍爾信號，所述第二導電霍爾信號指示作用在所述第二霍爾效應區(qū)域上的磁場；以及其中，所述磁場的值通過采用所述第一霍爾信號和所述第二霍爾信號之間的差導出。
[0015]本實用新型的另一方面提供了一種垂直霍爾效應器件，包括:導電槽，具有第一導電類型并且被設置在半導體基板內；隔離結構，被布置在所述槽的周界周圍，以將所述槽與位于所述周界外部的其他半導體器件電氣隔離；多個觸點對，在所述第一槽內具有各自的第一觸點和各自的第二觸點，其中，所述各自的第一觸點沿著與第一軸平行的第一線布置，其中，所述各自的第二觸點沿著與所述第一軸平行的第二線設置，其中，第一和第二線彼此間隔開，使所述各自的第一觸點和所述各自的第二觸點關于所述第一軸對稱地隔開；以及控制器，被配置為在第一時間同時將第一電位施加給第一觸點對的施加觸點，將第二電位施加給第二觸點對的施加觸點，并且將第三電位施加給第三觸點對的施加觸點；所述控制器進一步被配置為測量所述第一觸點對、所述第二觸點對或所述第三觸點對的感測觸點的霍爾效應電流；同時施加所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位。
[0016]進一步地，所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位不同。
[0017]進一步地，所述的垂直霍爾效應器件進一步包括:反饋電路，耦接至所述第一觸點對，并且被配置為通過將一個或多個反饋信號提供給所述第一觸點對的所述施加觸點，控制在所述第一觸點對的感測觸點的所述第一電位。
[0018]進一步地，所述反饋電路包括:跨導輸入級，具有被配置為從所述感測觸點接收輸入信號的第一輸入節(jié)點、被配置為接收參考信號的第二輸入節(jié)點，以及被配置為輸出與所述第一輸入節(jié)點和所述第二輸入節(jié)點之間的電壓差成比例的電流的輸出節(jié)點；以及電流控制的電流源，被配置為從所述輸出節(jié)點接收電流，并且根據(jù)所述電流生成提供給所述第一觸點對的所述施加觸點的反饋電流。
[0019]進一步地，所述垂直霍爾效應器件以旋轉電流方案進行操作，所述旋轉電流方案在操作期間重復地交換如何分別相對于所述第一觸點、所述第二觸點和所述第三觸點施加所述第一電位、所述第二電位和所述第三電位。
[0020]進一步地，所測量的霍爾效應電流與施加所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位時的所述霍爾效應器件所受到的磁場相對應。
[0021]進一步地，所述垂直霍爾效應器件進一步包括:
[0022]其中，所述控制器適于在第二時間同時將所述第一電位施加給所述第三觸點對的所述施加觸點，將所述第二電位施加給所述第二觸點對的所述施加觸點，并且將所述第三電位施加給所述第一觸點對的所述施加觸點。
[0023]進一步地，所述控制器被配置為測量來自感測觸點的第二霍爾效應電流，同時，在所述第二時間期間施加所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位。
[0024]本實用新型的又一方面提供了一種垂直霍爾效應器件，包括:第一槽，具有第一導電類型，并且被設置在半導體基板內；
[0025]多個第一觸點對，在所述第一槽內具有各自的第一觸點和各自的第二觸點，其中，所述多個第一觸點對共同地沿著與第一軸平行的第一線布置，其中，在所述多個第一觸點對中的觸點對中的第一觸點和第二觸點彼此間隔開，以關于所述第一線對稱地平衡；第二槽，具有第一導電類型，并且被設置在半導體基板內；多個第二觸點對，在所述第二槽內具有各自的第三觸點和各自的第四觸點，其中，所述多個第二觸點對共同地沿著與所述第一軸平行的第二線設置，其中，所述多個第二觸點對的觸點對中的第三觸點和第四觸點彼此間隔開，以關于所述第二線對稱地平衡；以及互連層，耦接所述第一槽內的觸點對和所述第二槽內的觸點對。
[0026]進一步地，所述垂直霍爾效應器件進一步包括:控制器，被配置為在第一時間，同時將第一電位施加給第一觸點對的第一觸點，將第二電位施加給第二觸點對的第一觸點，并且將第三電位施加給第三觸點對的第一觸點，所述控制器進一步被配置為測量施加所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位時來自所述第二觸點的霍爾效應電流。
[0027]進一步地，所述第二觸點屬于布置在所述第一觸點對和所述第三觸點對之間的所述第二觸點對。
[0028]進一步地，所述第二電位位于所述第一電位和第三電位之間。
[0029]進一步地，所述垂直霍爾效應器件進一步包括:反饋電路，耦接至所述互連層，并且被配置為通過將一個或多個反饋信號提供給在所述第一槽和所述第二槽內的所述觸點對的施加觸點，分別控制所述第一槽和所述第二槽內所述觸點對的感測觸點處的電位。
[0030]進一步地，所述反饋電路包括:跨導輸入級，具有被配置為從第一觸點對的感測觸點接收輸入信號的第一輸入節(jié)點、被配置為接收參考信號的第二輸入節(jié)點，以及被配置為輸出與所述第一輸入節(jié)點和所述第二輸入節(jié)點之間的電壓差成比例的電流的輸出節(jié)點；以及電流控制的電流源，被配置為從所述輸出節(jié)點接收所述電流，并且根據(jù)所述電流生成被提供給所述第一觸點對的施加觸點的反饋電流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1示出了傳統(tǒng)霍爾板的工作原理；
[0032]圖2至圖3示出了具有一些缺點的垂直霍爾效應器件；
[0033]圖4示出了圖2至圖3的等效電路，包括造成偏移誤差的接觸電阻；
[0034]圖5示出了用于根據(jù)一些實施方式的霍爾效應傳感器的接觸電阻的等效電路；
[0035]圖6示出了根據(jù)一些實施方式的垂直霍爾效應器件的頂視圖；
[0036]圖7A至圖7D不出了圖6的垂直霍爾效應器件的一系列所施加的偏壓和所測量的電流；
[0037]圖8示出了根據(jù)一些實施方式的垂直霍爾效應器件的頂視圖；
[0038]圖9A至圖9D示出了圖8的垂直霍爾效應器件的一系列所施加的偏壓和所測量的電流；
[0039]圖10示出了根據(jù)一些實施方式的另一個垂直霍爾效應器件的頂視圖；
[0040]圖11示出了跨兩個槽(而非一個槽)劃分的垂直霍爾效應器件的一個實施方式；
[0041]圖12A至圖12B示出了跨兩個槽(tub，桶)劃分的垂直霍爾效應器件的另一個實施方式；
[0042]圖13示出了跨兩個槽劃分的垂直霍爾效應器件的另一個實施方式；
[0043]圖14示出了根據(jù)一些實施方式的反饋電路；
[0044]圖15示出了根據(jù)一些實施方式的差分反饋電路；
[0045]圖16A至圖16C示出了利用圖15的差分反饋電路的垂直霍爾效應器件；
[0046]圖17不出了垂直霍爾效應器件的另一個實施方式；
[0047]圖18不出了垂直霍爾效應器件的另一個實施方式；
[0048]圖19不出了垂直霍爾效應器件的另一個實施方式。
【具體實施方式】
[0049]現(xiàn)在，參照附圖，描述本實用新型，其中，在全文中，相似的參考數(shù)字用于表示相似的部件，其中，所圖示的結構和器件不一定按比例繪出。
[0050]圖1在相對扁平的霍爾板的情況下說明霍爾效應，與圖1相比，本公開涉及垂直霍爾效應器件的精確測量技術。圖2和圖3分別示出了具有一些缺點的垂直霍爾效應器件200的透視圖和剖視圖。垂直霍爾效應器件200包括霍爾傳感區(qū)域202(例如，輕摻雜η-區(qū)域)，其耦接電源觸點S1、S2和霍爾信號觸點H。
[0051]垂直霍爾效應器件200以“電壓輸入-電流輸出”模式進行工作。為此，電壓電源204在電源觸點S1、S2間施加輸入電壓Vin。例如，電源觸點SI可保持為Vin，而電源觸點S2可保持為接地。根據(jù)歐姆定律(V=IR),這個輸入電壓Vin在電源觸點S1、S2之間引起相應的電流。
[0052]假設霍爾信號觸點H的中心在電源觸點S1、S2之間，并且假設在霍爾區(qū)域202上具有均勻的電阻，那么霍爾信號觸點H在磁場為零時經(jīng)受Vin/2的電壓。因此，如果在存在零磁場時霍爾信號觸點H保持為Vin/2，那么這會構成均衡狀態(tài)，并且沒有電流流入霍爾信號觸點H內。
[0053]然而，在存在非零磁場B時，情況略微不同?，F(xiàn)在，在試圖提高或降低霍爾信號觸點H上的電位時，根據(jù)右手定則108，“操縱”或偏轉在電流流動內的電荷載流子。例如，考慮B場在負X方向定向并且?guī)д娍昭ㄔ谪揑方向流動的所示情況，使得空穴受霍爾力，驅動空穴從基板表面209向下以試圖降低霍爾信號觸點H上的電位。如果霍爾信號觸點H依然固定為Vin/2，那么由霍爾效應“操縱”的電荷不能提高或降低霍爾信號觸點H處的電位。因此，將霍爾電流Illall注入霍爾信號觸點H內或者從該霍爾信號觸點灌入(sink)，以保持均衡，其中，所注入或灌入的霍爾電流的量與磁場B的大小成比例。因此，在霍爾信號觸點H上的霍爾電流Illall表示磁場B的大小。
[0054]參照圖3，人們可見沿著軸106截取的垂直霍爾效應傳感器200的橫截面。第一電源觸點SI實施為第一阱區(qū)域205 (例如，η阱摻雜的η)，該區(qū)域具有一個或多個觸點206(例如，淺摻雜源極/漏極η+)?；魻栃盘栍|點H實施為第二阱區(qū)域207 (例如，η-阱摻雜的n)，該區(qū)域具有一個或多個各自的觸點210 (例如，淺摻雜源極/漏極η+)。第二電源觸點S2實施為第三阱區(qū)域212 (例如，η-阱摻雜的η)，該區(qū)域具有一個或多個觸點214 (例如，摻雜的η+)。隔離結構215包圍霍爾區(qū)域202。
[0055]暫且忽略霍爾信號觸點H，簡要地考慮將電壓Vin施加給第一電源觸點SI并且將接地電位(OV)施加給第二電源觸點S2的情況。將電壓Vin施加給金屬I線路216，因此，電流在這根線路上流動，穿過接觸插頭218，流入高摻雜的源極-漏極擴散區(qū)域206 (η+)內，在η阱205 (η比η+源極/漏極區(qū)域更輕摻雜但是比η霍爾區(qū)域202更高摻雜)散開，直到該電流最終進入η霍爾區(qū)域202。對于第二電源觸點S2，發(fā)生顛倒的相同序列。
[0056]可惜的是，金屬I線路216的接觸電阻、接觸插頭218、η+源極/漏極206以及η阱205造成壓降，從而電位Vin實際上未到達霍爾區(qū)域202。雖然這些接觸電阻較低，但是依然可造成幾毫伏特的壓降，由于霍爾區(qū)域202通常具有較小的電阻，所以幾毫伏特可較大。而且，在具有零磁場時，霍爾裝置的幾何形狀的非對稱性可造成非零霍爾效應信號，即，所謂的原始偏移。電流旋轉方案使幾個旋轉周期的信號相結合，從而這個總(相結合的)信號往往具有比單獨的電流信號小得多的原始偏移。這種組合的原始偏移可稱為剩余偏移。
[0057]通過圖4，可理解這個剩余偏移的原因，該圖示出了包括“真實的”霍爾器件202(即，僅僅由η霍爾區(qū)域構成的霍爾器件的一部分，其中，主要顯現(xiàn)霍爾效應)加上額外的接觸電阻(rl、r2、rH)的等效電路圖。由于未確切地了解這些接觸電阻(并且該電阻可在制造工藝上略微變化并且甚至在一個器件內顯示失配)，所以這些接觸電阻在所施加的電壓電位內造成不準確性。例如，考慮以下假設情況:例如，在SI和S2之間施加5V的偏壓，并且用戶不了解接觸電阻rl和r2，但是這些接觸電阻實際上均為霍爾區(qū)域202的電阻的10%。在這種情況下，用戶可預期將整個5V的偏壓施加到霍爾區(qū)域中，但是由于在每個接觸電阻(rl、r2)上具有0.5V的壓降，所以實際上，在霍爾區(qū)域上，僅僅施加了 0.8*5V=4V (B卩，全部偏壓的80%)。因此，在霍爾區(qū)域202的正電源SI上的電位為4.5V (而非5V)并且在霍爾區(qū)域202的負電源S2上的電位為0.5V (而非0V)。
[0058]這些不準確的電位造成旋轉電流技術的剩余偏移誤差，尤其如果該裝置具有電氣非線性，例如，在電阻器r I和r2的電阻電平取決于所施加的電位時。例如，在現(xiàn)實生活中，如果為SI施加5V，那么rl的電阻值略大，如果為SI施加4.5V，那么rl的電阻值略小。同樣，與在為S2施加0.5V時相比，在為S2施加OV時，r2的電阻值更小。這就造成剩余偏移。
[0059]因此，期望將明確的電位施加給電阻器，以避免發(fā)生這些剩余偏移誤差。然而，可惜的是，由于每個觸點具有較小的接觸電阻，所以不能直接到達在圖2至圖4中的電阻器。為了避免沿著這些接觸電阻的未知壓降，本實用新型將每個觸點(例如，圖2至圖3的電源觸點S1、S2和霍爾信號觸點H)分成兩部分，即，用于攜帶電流的施加觸點(F)以及用于在有效霍爾區(qū)域內測量在‘真實的’霍爾器件顯現(xiàn)的電壓電位的感測觸點(S)。在旋轉電流方案的所有工作階段，這些力-感測觸點在等效電路圖的所有電阻器處實現(xiàn)明確的電位，從而限制或避免剩余偏移誤差。
[0060]圖6示出了根據(jù)一些實施方式的利用“分立的”觸點的垂直霍爾效應器件600的實例。在η型槽導電槽602 (其由隔離結構606包圍，例如，深溝道隔離區(qū)域或P型區(qū)域)內，布置三對“分立的”觸點(例如，第一觸點對610、第二觸點對612、第三觸點對614 )。每個觸點對包括第一觸點(例如，610a、612a、614a)以及第二觸點(例如，610b、612b、614b)。下面要更詳細地進行理解的是，反饋電路626、628、630將觸點對固定到各個電壓電位(例如，U1、U2、U3)中，并且測量來自偏置器件的霍爾效應電流，以精確地測量磁場。
[0061]在深入研究垂直霍爾效應器件600的詳細功能之前，參照圖14，該圖示出了一個示例性反饋電路1400 (例如,在圖6中的反饋電路626)。反饋電路1400包括跨導輸入級TC1和電流控制的電流源CCCSlt5跨導輸入級TC1包括正極非反相輸入(+ )和負極反相輸入(_)?？鐚л斎爰塗C1被配置為輸出與在其非反相(+ )和反相(-)輸入之間的電壓成比例的電流ITC；。如果在非反相輸入處的電壓為與反相輸入相反的正極，那么輸出電流Irc為正極。如果在非反相輸入處的電壓為與反相輸入相反的負極，那么輸出電流ιτ。為負極。
[0062]將跨導級TC1的輸出電流Ιτ。提供給CCCS1，其將反饋電流I1輸出給施加觸點F1,以將相關聯(lián)的感測觸點處的電壓電位驅動到參考電壓電位U1 (例如，將反饋電流I1提供給F1,以將在S1處的電壓電位驅動為等于U1)中。如果TC1包括較大的比例系數(shù)，那么在反相輸入之間的較小電壓差可將較大的輸出電流提供給CCCS1，這是因為I1與電流It。成比例并且獨立于為施加電流的接觸電阻。為了有效地抑制接觸電阻的效應，電流Il的大小必須遠遠大于流入TCl的反相輸入內的或者從其中流出的電流的大小。在一種理想的情況下，反相輸入根本不消耗任何電流。
[0063]因此，在工作期間，如果在感測觸點(例如，S1)的電壓電位低于反饋電路(例如，U1)的參考或目標電壓電位，那么反饋電路(例如，F(xiàn)B1)將較大的正電流(例如，I1)注入霍爾效應器件的施加觸點(例如，F(xiàn)1)內，以提高在感測觸點(例如，S1)處的電位，直到該電位等于參考電壓(例如，U1X同樣，如果在感測觸點(例如，S1)處的電壓電位高于反饋電路(例如，U1)的參考或目標電壓電位，那么反饋電路(例如，F(xiàn)B1)減小提供給霍爾器件的施加觸點(例如，F(xiàn)1)的其輸出電流，從而降低在感測觸點(例如，S1)處的電位，直到該電位等于參考電壓(例如，U1X
[0064]現(xiàn)在參照圖7Α至圖7D，人們可見霍爾器600的操作。在圖7Α中，在第一時間，控制器624設置開關網(wǎng)絡636，以將各個反饋電路(分別為626、628、630，其分別具有參考電壓+IV、+0.5V以及0V)分別耦接至觸點對610、612、614。
[0065]更具體而言，在所示實例中，第一反饋電路626耦接至圖7Α的第一觸點對610。第一反饋電路626改變傳遞給施加觸點Fl的電流Il的量，直到感測觸點SI測量電壓Ul (在此處為IV)。這樣，在圖中7Α，在第一時間，第一和第二觸點610a、610b鉗位為IV。這樣，第一觸點610a鉗位為IV。同樣，第二觸點612a鉗位為0.5V，并且第三觸點614a鉗位為OV(根據(jù)其觸點電阻和所施加的磁場，612b具有接近的0.5V的電位,可略微小于或大于0.5V,而根據(jù)其觸點電阻，614b具有略微小于OV的電位)。該電壓偏置在施加觸點610b和施加觸點614b之間引起電流(由于V=IR),并且根據(jù)磁場B的方向，磁場B相對于基板的上平面向上或向下驅動該感應電流的電荷載流子。由于在感測觸點S2 (612a)上的電壓電位鉗位在
0.5V，并且由于反饋電路FB2不允許將電流引入S2 (S2僅僅用于進行電壓測量)內或從其中吸引電流，所以根據(jù)B的方向和大小，任何霍爾電流Ihall會灌入施加觸點F2612b內或者從該施加觸點注入。FB2 (或在其他地方的安培計)可測量注入F2612b內或者從F2612b灌入的霍爾電流，從而確定相應的磁場。
[0066]在圖7B中，在第二時間，控制器624改變開關網(wǎng)絡636的狀態(tài)，以“翻轉(flip)”第一和第三觸點對610、614的電流/電壓，同時使第二觸點對612鉗位在0.5V(例如，F(xiàn)B1626耦接至F3/S3614，并且FB3630耦接至F1/S1610)。這種“翻轉”促使新電流IHall’灌入F2內或從F2注入。新電流IHall’再次與磁場B成比例，但是由于開關偏壓，所以該新電流在IHall的相反方向流動。如果該裝置完全地對稱，那么在圖7A和圖7B中測量的電流會完全互相抵消，但是實際上，由于該裝置的幾何形狀的略微不完整性以及其他非線性，所以圖7B的霍爾電流IHall’與圖7A的霍爾電流Illall略微不同。假設磁場B在圖7A和圖7B之間恒定，那么采用在Illall (圖7A)和IHall’(圖7B)之間的差值，提供大幅減小的偏移(因為制造缺陷等所造成的在這兩個觸點之間的任何誤差往往互相抵消)。因此，更精確地測量磁場B。
[0067]圖7C示出了在第三時間的霍爾傳感器600，其中，控制器624已經(jīng)改變了開關網(wǎng)絡636的狀態(tài)，從而已經(jīng)“翻轉”了施加觸點和感測觸點。因此，上一行的觸點(例如，第一觸點610a、612a、614a)現(xiàn)在用作施加觸點，下一行的觸點(例如，第二觸點610以61213、61413)現(xiàn)在用作感測觸點。圖7D示出了第四時間的霍爾傳感器600，其中，水平地翻轉偏壓。而且，由于通過反復地測量并且減去電流，在這些經(jīng)測量的電流內固有的偏移往往互相抵消，所以可精巧地轉動該偏移，并且可非常精確地測量磁場。
[0068]也能夠以圖7A的略微變化開始，其中，僅僅翻轉S2/F2，用于第一時鐘相位，并且在第二時鐘相位內，使用略微變化的圖7B，其中，翻轉S2/F2。通常，可在任何排列中(例如，棋盤格)改變力/感測觸點。雖然這些排列具有無數(shù)的版本，但是重要的方面在于，將明確的電位施加給霍爾區(qū)域的方式以及從霍爾裝置中提取輸出電流的方式，這通過使用“分立的”觸點和相應的反饋電路完成。
[0069]要注意的是，在其他(略微更復雜的)的情況下，控制器可將Vin施加到SI中并且同時將S2驅動為接地。在沒有磁場時，在S3處的電位不再為Vin/2，這是因為S3不位于感測觸點S1、S2之間的中間。在S3處的精確電位取決于霍爾效應器件特征的幾何形狀(橫向和垂直)。對于多種器件，在S3處的電位大約具有0.3V，但是可廣泛地變化。為了求得電位，可在零B場，在行尾測試內進行測量。然后，控制器可被編程為在實際操作期間，將這個電位(例如，0.3V)準確地施加到S3中。隨后，在實際操作期間，磁場再次要提高或降低感測觸點S3上的電壓電位。然而，由于S3鉗位為例如0.3V，所以反而將電流注入S3內或從S3灌入，其中，所提供的電流量與B場成比例。
[0070]無論所施加的特定偏置順序如何，在觸點對610、612、614內的各個“第一”和“第二”觸點在用作所謂的“施加觸點”(電流流過其中)和所謂的“感測觸點”(無電流流過它們，它們用于測量電位)之間進行切換。因此，由于可測量電流和電壓，和/或根據(jù)相關時間可從多個觸點中注入/施加該電流和電壓，在這方面術語“施加觸點”和“感測觸點”可互換。
[0071]再次參照圖6，人們會注意到，沿著與第一軸618平行延伸的第一線路616布置第一觸點610a、612a、614a，沿著與第一軸618平行延伸的第二線路620布置第二觸點610b、612b、614b。第一和第二線路616、620與第一軸618均等地相隔距離Dl,從而各個第一和第二關于第一軸618的相反側對稱地隔開。與第一軸618垂直的第二軸622穿過第二觸點對612，使得第一和第三觸點對610、614與第二軸622均等地相隔距離D2。
[0072]在一些實施方式中，每個第一和第二觸點具有外部尺寸，該尺寸的范圍可從在一側上大約為0.2um到在一側上大約為10um。觸點可為方形、矩形、多邊形或者甚至圓形幾何體；并且多個過孔和/或多個觸點插頭可與每個第一或第二觸點(例如，610a)耦合。例如，對于所顯示的矩形觸點610a，較短的一邊632可具有大約Ium到大約0.2um的寬度，而較長的一邊634可具有大約3um到大約IOum的長度。長度和寬度可取決于霍爾區(qū)域的深度。例如，大約為Ium的較淺的霍爾區(qū)域可與大約3um的長度對應；而大約為5um的更深的霍爾區(qū)域可與大約IOum的寬度對應。
[0073]圖5不出了具有“分立觸點”的垂直霍爾效應器件500的不意圖。相對于圖4的電路圖，在圖5的霍爾效應器件中的每個觸點S1、S2已經(jīng)被分成兩個觸點，即，施加觸點(F)和感測觸點(S)。同樣，霍爾效應觸點H已經(jīng)被分成施加觸點(F)和感測觸點(S)。與每個感測觸點(例如，rSl) 一樣，每個施加觸點具有其自身的接觸電阻(例如，rFl)，感測觸點其與相應的反饋電路(例如，F(xiàn)BI)連接。在操作期間，反饋電路FBl將電流11推入Fl內，在rFl上造成相應的壓降。然而，在FBl的端口 SI內引入(draw)很少的電流或者不引入電流，從而在rSl上發(fā)生很小的電壓降或者不發(fā)生電壓降。因此，在SI上的電位為在端子霍爾區(qū)域端子202a處的電位的極為精確的表示。因此，F(xiàn)Bl可調節(jié)II，直到在霍爾區(qū)域202處的電位剛好為我們想要的電位，即，Vin，這有助于提供極為精確的磁場測量。
[0074]從圖8中可理解的是，本公開不限于先前在圖6中所討論的三個觸點對。確切地說，該概念可適用于任何數(shù)量的觸點對。雖然也可使用另外的觸點對，但是圖8示出了具有四個觸點對的這樣一個實例。觸點對的觸點再次布置在與第一軸806間隔開的第一和第二線路802、804上并且關于與第一軸806垂直的第二軸808對稱地設置。
[0075]圖9A至圖9D示出了通過與上述圖7A至圖7D相似的方式將偏壓(例如，電流和電壓)連續(xù)地施加給圖8的觸點對的一種方式。在第一時鐘相位(圖9A)內，各個反饋電路(未顯示)分別耦接觸點對Fl-Sl、F2-S2、F3-S3、F4-S4，以分別在S1、S2、S3、S4上建立電位Vin、kl*Vin、0V以及k2*Vin (kl優(yōu)選地接近0.5，然而，其范圍可為0.2…0.8 ;并且k2更接近0V)。電流12-14的差值與B場成比例。
[0076]在第二時鐘相位(圖`9B)內，各個反饋電路分別耦接觸點對Fl-Sl、F2-S2、F3-S3、F4-S4,以分別在S1、S2、S3、S4上建立電位k*Vin、Vin、k*Vin以及OV (kl優(yōu)選地接近0.5，然而，其范圍可為0.2…0.8)。電流的差值11-13與B場成比例。合并項11-13-(12-14)與B場成比例，并且極大地抑制了偏移誤差。
[0077]在第三時鐘相位(圖9C)內，雖然施加觸點和感測觸點互換，但是重新采用在第一時鐘相位內進行的測量。霍爾信號為12’ -14’，其與磁場成比例。
[0078]在第四時鐘相位(圖9D)內，雖然施加觸點和感測觸點互換，但是重新采用在第二時鐘相位內進行的測量。霍爾信號為ΙT-Ι3’。合并項[Ι1-Ι3-(Ι2-Ι4)] + [(Ι1’-Ι3’)-(Ι2’ -14’ )]與磁場B成比例，并且示出甚至比上面更小的偏移誤差。
[0079]通過交換所有時鐘相位內的正和負電源端子并且重復進行測量，可進一步改善這個旋轉電流方案。例如。在第五時鐘相位(未顯示)內，可相對于所示的第一時鐘相位(圖9Α)交換電源端子，從而電流的差值12’’-14’’與B場成比例。如果在第六時鐘相位內，相對于第二時鐘相位(圖9Β)交換電源端子，那么電流的差值與B場成比例。如果在第七時鐘相位內，相對于第三時鐘相位(圖9C)交換電源端子，那么電流的差值12’’’ -14’’ ’與B場成比例。如果在第八時鐘相位內，相對于第四時鐘相位(圖9D)交換電源端子，那么電流的差值與 B 場成比例。最后，計算 I1-12-13+I4+I1，-12，-13，+I4，- (II’ ’-12’ ’-13’ ’+14’ ’+ΙT ’ ’-12’ ’ ’-13’ ’ ’+14’ ’ ’)，其與B場成比例并且示出甚至比上面更小的偏移誤差。而且，在9A中，也能夠進行交換，例如，F(xiàn)2與S2交換，并且F4與S4交換:然后，所有的施加觸點不再排成一行，僅僅電源端子的施加觸點和霍爾效應端子(=信號端子)的感測觸點排成一行。原則上，也能夠另外使Fl和SI進行交換:這就提供了施加觸點和感測觸點的非對稱布置，這種布置可能不提供非常好的剩余偏移，然而，依然可提供比先有技術更好的結果。
[0080]圖10示出了垂直霍爾效應器件1000的另一個實施方式，其中，觸點具有一種略微不同的配置。與上述實施方式一樣，霍爾效應器件1000包括導電槽602，其具有設置在半導體基板604內的第一導電類型(例如，η型)并且由隔離結構606包圍。所不的霍爾效應器件1000再次包括三個觸點對610、612、614。在這個實例中，然而，第一和第三觸點對610、614均被分成兩個垂直觸點。施加給不同觸點的偏壓以及從不同觸點測量的電流可翻轉，從而所有觸點在一個時間內用作施加觸點并且在另一個時間內用作感測觸點，如上面圖7Α至圖7D中所述。雖然具有尺寸相同的力量和感測觸點通常較為有利，但是施加觸點和感測觸點也可具有不同的尺寸(例如，施加觸點可更大，以具有更小的電壓降，(沿著傳感路徑?jīng)]有電壓降，這是因為在此處的電流很小或者沒有電流))，如第一觸點對610和第三觸點對614所示。
[0081]圖11不出了包括兩個槽(而非一個槽)的垂直霍爾效應器件1100的一個實施方式。霍爾效應器件包括第一槽1102，其由隔離結構1104包圍，具有第一導電類型并且設置在半導體基板內。具有各個第一和第二觸點1108、1110的第一組觸點對1106設置在第一槽1102內。第一觸點1108沿著第一線1112布置，并且第二觸點1110沿著第二線1114布置，其中，第一和第二線1112、1114平行于布置在第一和第二線1112、1114之間的第一槽軸1116。
[0082]由隔離區(qū)域1120包圍的第二槽1118具有第一導電類型并且設置在半導體基板內。包括各個第三和第四觸點1124、1226的第二組觸點對1122設置在第二槽1118內。第三觸點1124布置在第三線1128上，并且第四觸點1126布置在第四線1130上，其中，第三和第四線1128、1130平行于布置在第三和第四線1128、1130之間的第二槽軸1132。這些槽不必平行，而是也可垂直或者成任意角度。
[0083]互連層1134將第一槽1104內的第一觸點對F1/S1和在第二槽1118內的第二觸點對F6/S6耦接。第一和第二觸點對關于在第一和第二槽之間穿過的軸1136對稱地隔開。第一和第二觸點對也相對于第二軸對稱地隔開，第二軸與在第一和第二槽之間穿過的軸垂直。例如，互連結構將Fl耦接至F6，將SI耦接至S6，所有這些由FBl驅動?；ミB結構也將F3耦接至F4，將S3耦接至S4，所有這些由FB2驅動。可選地，可使S4和F4交換和/或使S5和F5交換和/或使S6和F6交換。這就提供了大量可能的配置，其中優(yōu)選的配置為幾何、熱、電和/或電磁對稱和/或相對于在這些裝置上的機械應力的對稱的程度更高的配置。
[0084]在圖12Α至圖12Β中示出了另一個霍爾效應傳感器，其中，跨兩個操劃分霍爾效應傳感器1200。霍爾效應傳感器1200包括兩個分離的霍爾區(qū)域，每個區(qū)域具有三個觸點，其中，這兩個槽的中心觸點(C2、C5 )發(fā)生短路。另外兩個觸點中的一個用作電源端子，并且另一個用作霍爾效應信號端子。
[0085]如12Α中所示，在第一時鐘相位內，將正電源電壓施加給SI，并且將負電源電壓施加給S4。S3和S6箝位為中間電位，并且差值13-16隨著By場的增大而增大。
[0086]要注意的是，在消失的磁場中，13-16通常不等于O:此為該器件的系統(tǒng)原始偏移。
[0087]在第二時鐘相位內，向S3施加正電源電壓并向S6施加負電源電壓。然后，向SI和S4施加中間電位:理想地,在第一時鐘周期內向SI施加與S3相同的電位,并且在第一時鐘周期內向S6施加與S4相同的電位。差14-11隨著By場的增大而增大，并且其系統(tǒng)原始偏移與時鐘相位I的原始偏移在大小上相等，并且在符號上相反。
[0088]總信號I3-16+I4-11具有大幅減小的偏移并且對By場具有很大的敏感度。
[0089]可添加另兩個時鐘周期#3和#4，其中，正和負電源電壓的角色交換:這就改變了各個信號 13，-16，和 14，-11，的符號，從而必須從 13-16+14-11-(13’ -16，+14’ -11，)中減去。這就總共提供了 4個時鐘相位。 [0090]可添加另外四個時鐘周期#5、#6、#7、#8，其中，施加觸點和感測觸點的角色交換，如圖12B中所示。
[0091 ] 在時鐘相位#5內，在Sla、Slb上建立正電源電壓，在S4a、S4b上建立負電源電壓，并且在S3a、S3b以及S6a、S6b上建立中間電壓。然后，測量電流差13’’ -16’’。
[0092]在時鐘相位#6內，在S3a、S3b上建立正電源電壓，在S6a、S6b上建立負電源電壓，并且在Sla、Slb以及S4a、S4b上建立中間電壓。然后，測量電流差14’’ -1I，，。
[0093]在時鐘相位#7內，在S4a、S4b上建立正電源電壓，在Sla、Slb上建立負電源電壓，并且在S3a、S3b以及S6a、S6b上建立中間電壓。然后，測量電流差16’’ ’ -13，”。
[0094]在時鐘相位#8內，在S6a、S6b上建立正電源電壓，在S3a、S3b上建立負電源電壓，并且在Sla、Slb以及S4a、S4b上建立中間電壓。然后，測量電流差II’’’ -14’’’。
[0095]計算總體信號:Ι3-Ι6+Ι4-Ι1-(Ι3，-Ι6，+Ι4，-ΙI')+Ι3，，-Ι6，，+Ι4，，-Ιi'，-(Ι3，，，-16’’’ +14’’’ -11’’’)。具有非常小的剩余偏移誤差并且對磁場具有非常強的敏感度。
[0096]該器件的缺點在于，由于在這兩個槽內的這兩個霍爾效應端子的電位的系統(tǒng)差，所以具有較大原始偏移。
[0097]為了減小這種較大的原始偏移，可更對稱地設置槽和觸點，如圖13中所示。圖13示出了跨四個槽1302、1304、1306、1308劃分的垂直霍爾效應器件的一個實施方式。單獨觸點的布線促使兩個感測觸點(例如，S3和S7)和多個施加觸點(F3a、F3b、F7a、F7b)耦接至每個反饋電路(例如，F(xiàn)B3)。與給定的反饋電路耦接(例如，其可通過開關網(wǎng)絡(未顯示)實現(xiàn))的感測觸點中，一個感測觸點位于具有正電源端子(例如，如果Fl為正電源，那么為S3)的槽內，另一個位于具有負電源端子(例如，如果F9為負電源，那么為S7)的槽內。如果這兩個感測觸點發(fā)生短路(即，其各個施加觸點F3a、F3b、F7a、F7b發(fā)生短路，并且其各個感測觸點S3、S7也發(fā)生短路),那么在沒有磁場時,較大的差分電流在這些短路上流動:該電流與器件的原始偏移對應。該短路在S3內向下拉動電位并且在S7內向上拉動電位，從而最終這兩個電位具有垂直霍爾器件的電源電壓的一半。然后，反饋電路FB3僅僅必須將小電流13提供給施加觸點F3a、F3b、F7a、F7b，以解釋統(tǒng)計偏移(=器件之間的失配)，并且提供給所施加的By場。
[0098]要注意的是，以上圖為電路圖，其中，僅僅具有其觸點的每個槽與該布局對應(對該布局內四個槽的方向只字未提)。在實際布局內，這四個槽可在單水平線內排成一行進行對準，這四個槽可在單個垂直線內排成一列進行對準，或者這四個桶可在四邊形內對準(例如，2x2矩陣)。
[0099]要注意的是，在圖13中，也可跳過兩個槽，以便使該裝置簡化。圖11示出了這樣一個實例。在此情況下，通過使兩個槽內的電流流動方向相反的方式施加電位:在第一時鐘相位內，F(xiàn)Bl施加S1=S6=+1V和S3=S4=0V以及S2=S5=0.5V。然后，在電流的差12-15與磁場成比例。在第二時鐘相位內，F(xiàn)Bl依然施加S1=S6=+1V，然而，此時，F(xiàn)B3在S3和S4上施加0.5V (或者，在0.2V和0.7V之間的某個值)并且FB2和FB5施加S2=S5=0V。然后，在電流內的差值接近O。
[0100]在某些實施方式中，可使用差分反饋電路，例如，如圖15中所示。差分反饋電路1500具有兩個電壓輸入Ul、U2和兩個電流輸出I1、12以及兩個參考電壓Ud、Ucm，其通過Ul-U2=Ud并且(Ul+U2)/2=Ucm的方式控制Il和12?？刂苹芈房膳c此相似，然而，可能具有多種變型例。電路基板Ul - U2。開環(huán)增益較高的跨導放大器TCd比較這個值和Ud。如果Ul -U2>Ud，那么TCd將大電流輸出到控制電流源CCCSd的電流內，該電流源CCCSd也輸出大電流(由在CCCSd符號的上端上的箭頭表示)。該電路也計算Ul和U2的平均值( = (Ul+U2)/2)并且TCcm比較該平均值和Ucm。如果(U1+U2)/2>Ucm，那么TCcm將大電流輸出到控制電流源CCCSm的這兩個電流內，該電流源CCCSm輸出大電流。布線確保Il=I (CCCScm) +I (CCCSd)和12=1 (CCCScm) -1 (CCCSd)。作為快捷方式:如果Ud=OV或Ucm=OV,那么在符號內簡單地跳過。
[0101]圖16A至16C示出了可如何使用差分反饋電路1500的一個實例。在圖16A中所示的第一時鐘相位，dFBl將電位Usup施加在SI和S6上，并且dFB2將OV (=地面)施加在在S3和S4上。dFB3將k*Usup施加在S2和S5上，k=0…I (優(yōu)選地，為0.5)。電流在上部器件內從Fl流動到F3，并且在下部器件內從F6流動到F4。因此，電流在相反方向在F2和F5的下面穿過。因此，如果F2和F5浮動，那么By場促使在F2處的電位減小并且在F5處的電位增大。在沒有磁場 時，如果這些裝置對稱，那么在F2和F5處的電位為Usup/2。通常，這些裝置并不對稱，這是因為在該器件邊界的耗盡層的厚度取決于反向偏壓，該反向偏壓為空間坐標的函數(shù)。因此，甚至在磁場消失并且所有槽完全幾何對稱的情況下，在F2和F5處的電位并非精確地為0.5*Usup,而為0.4*Usup。這就是我們可使用k系數(shù)對此進行解釋的原因。
[0102]要注意的是，在S3、S4上施加略高的電位(例如，0.2..0.5V)(而非OV (=地面))可較為有利，這是因為這在F3、F4處需要甚至更低的電位，并且在大部分系統(tǒng)內，不能使用低于OV的電壓。如果用Vsupp表不正電源電壓并且用Vsupn表不負電源電壓，那么向霍爾效應端子施加 Vsupn+k* (Vsupp - Vsupn) /2:例如，Vsupp=lV、Vsupn=0.25V、k=0.45。輸出信號為 12’ -15’。
[0103]在第二時鐘相位(圖16B)內，與第一時鐘相位的唯一區(qū)別在于，dFB3和dFB2的Ucm進行交換。輸出信號為13’ -14’。
[0104]在第三時鐘相位(圖16C)內，與第二時鐘相位的唯一區(qū)別在于，dFBl和dFB2的Ucm進行交換。輸出信號為Ι1-Ι6’。要注意的是，在這所有三個時鐘相位內，沒有系統(tǒng)原始偏移(這表示，在零磁場，并且如果在這兩個霍爾區(qū)域和其觸點之間沒有統(tǒng)計失配，那么輸出信號在每個時鐘相位處消失)?？蛇x地，F(xiàn)2和S2以及F5和S5可交換。
[0105]雖然上面已經(jīng)顯示了幾個實例，其中，反饋控制電路建立各個預定的參考電位(例如，在圖7A中分別為U1=1V、、U2=0.5V、U3=0V)，但是要理解的是，不必預先確定參考電位。在下面圖17至圖19中所討論的其他實施方式中，例如，參考電位可與在感測觸點上的動態(tài)電位對應。
[0106]圖17示出了根據(jù)一些實施方式的包括施加觸點和感測觸點的5觸點器件。示出了下一行的感測觸點S1、S2、S3、S4、S5和上一行的施加觸點F1、F2、F3、F4、F5。雖然施加觸點和感測觸點可交換，例如，如在以上的實施方式中所述，但是為了簡單起見，未顯示開關網(wǎng)絡。反饋電路FB2和FB3與在圖14中相同，并且反饋電路FBl相同，除了下部電流端子現(xiàn)在連接至F4 (而非地面)以外。
[0107]在這種布置中，S3箝位為預定的參考電位+1.5V ;而SI和S5箝位為預定的參考電位+0.5V，從而電流流入F3內。流入F3內的電流的大約一半在F2下面從F3以弧形流入Fl內；而流入F3內的電流的另一半從位于F4下面的F3中流入F5內。反饋電路FBl并未在S2和S4施加共模電位，反饋電路FBl施加電位差S2-S4為O (或者某個其他的預定值)。因此，與以上實施方式不同，反饋電路FBl在觸點2和4之間不同地工作。S卩，F(xiàn)Bl感測S2和S4之間的電位差并且將電流注入F2內，同時從F4中提出相同的電流，使得S2-S4為O伏特(或者某個其他的預定值)。該電流也可具有相反的符號，從而根據(jù)工藝偏差以及所施加的磁場，從F2中提取電流并且注入F4內。由于感測觸點S2和S4(而非來自專用參考電路的預定參考電壓)用于將參考電位提供給FB1，所以要理解的是，反饋電路可使用動態(tài)參考電位，而非預定電位。
[0108]在圖18中，反饋電路FB3A和FB3B施加S2和S4之間的電壓成為O。FB3A、FB3B均感測S2和S4之間的電壓，但是僅僅框FB3A施加電流至F4或者來自F4的電流(并非施加至F2或者來自F2)，并且僅僅框FB3B施加電流至F2或者來自F2的電流(并非施加至F4或者來自F4)。尤其地，F(xiàn)B3A的參考電位為在S2處測量的電位，該電位并非預定電位，其可動態(tài)地變化。因此，用于反饋電路的參考電壓并非在圖6中由將Ul提供給FBl的專用參考電路(例如，帶隙參考電路或分壓器)提供的預定參考電壓，參考電位也可由霍爾器件本身提供(例如，來自感測觸點)。
[0109]在圖19中，F(xiàn)Bl將感測觸點S3箝位為預定電位1.5V，并且FB2將SI和S5箝位為
0.5V。差分反饋電路dFB3施加S2-S4為零伏特的預定差分電位Ud，并且用于施加(S2+S4)/2為+IV的預定共模電位UCM, ( (S2+S4)/2為S2、S4的共模電位)。因此，圖19的電路不僅施加差，而且施加共模，而圖17至圖18僅僅施加差電壓。圖19的另一個方面在于，示出了僅僅具有一個槽的霍爾器件如何使用差分反饋電路。相比之下，圖16A至圖16C公開了如何使用具有兩個槽的器件的差分反饋電路。
[0110]雖然已經(jīng)關于一個或多個實現(xiàn)方式示出和描述了本實用新型，但是在不背離所附權利要求的精神和范圍的情況下，可對所說明的實例進行更改和/或修改。尤其就上述元件或結構(組件、器件、電路、系統(tǒng)等)所執(zhí)行的各種功能而言，即使用于描述這種元件的術語(包括引用“裝置”)在結構上并不等同于在本實用新型的在此處所示的示例性實現(xiàn)方式中執(zhí)行功能的所公開的結構，這些術語也旨在與執(zhí)行所述元件(例如，其在功能上等效)的特定功能的任何元件或結構對應，除非另有說明。此為，雖然可相對于某些實現(xiàn)方式中的僅僅一個實現(xiàn)方式，公開本實用新型的一個特定特征，但是這個特征可與對于任何規(guī)定的或特定的應用可取的并且有利的其他實現(xiàn)方式的一個或多個其他特征相結合。而且，在術語“包括(including) ”、“包括(includes )”、“具有(having)”、“具有(has)”、“具有(with)”或其變體用于【具體實施方式】和權利要求內的意義上，旨在通過與術語“包括(comprising)”相似的方式包含這種術語。
【權利要求】
1.一種垂直霍爾效應傳感器，設置在半導體基板上，包括: 第一導電霍爾效應區(qū)域，被布置在所述半導體基板的表面之下； 至少兩個電源端子，被布置為向所述第一導電霍爾效應區(qū)域供應電能； 至少一個霍爾信號端子，被布置為提供來自所述第一導電霍爾效應區(qū)域的第一霍爾信號，所述第一霍爾信號指示與所述半導體基板的表面平行并且作用在所述第一導電霍爾效應區(qū)域上的磁場； 其中，所述至少兩個電源端子中的一個或多個或所述至少一個霍爾信號端子中的一個或多個包括施加觸點和感測觸點；以及 反饋控制電路，包括: 輸出端，連接至所述施加觸點并且具有第一阻抗， 輸入端，其連接至所述感測觸點并且具有第二阻抗，所述第二阻抗高于所述第一阻抗，以及 反饋回路，調節(jié)所述反饋控制電路的所述輸出端上的電位，直到所述反饋控制電路的所述輸入端上的電位等于參考電位。
2.根據(jù)權利要求1所述的垂直霍爾效應傳感器，其中，所述參考電位為預定參考電位。
3.根據(jù)權利要求1所述的垂直霍爾效應傳感器，其中，所述參考電位對應于在感測觸點上測量的電位。`
4.根據(jù)權利要求1所述的垂直霍爾效應傳感器，其中，所述至少兩個電源端子和所述至少一個霍爾信號端子包括各自的施加觸點和各自的感測觸點。
5.根據(jù)權利要求4所述的垂直霍爾效應傳感器，其中，在使用所述各自的感測觸點監(jiān)測施加給所述各自的施加觸點的各個電位時，所述反饋回路將不同的參考電位同時施加給所述各自的施加觸點。
6.根據(jù)權利要求1所述的垂直霍爾效應傳感器，其中，各個電源端子和各個霍爾信號端子包括各自的施加觸點和各自的感測觸點，其中，所述反饋回路將至少三個不同的參考電位同時施加給所述各自的感測觸點。
7.根據(jù)權利要求1所述的垂直霍爾效應傳感器，其中，所述第一霍爾信號源自流至所述施加觸點的電流，或者源自從所述施加觸點流出的電流。
8.根據(jù)權利要求1所述的垂直霍爾效應傳感器，其中，所述垂直霍爾效應傳感器以旋轉電流方案進行操作，所述旋轉電流方案在操作期間重復地交換電源端子和霍爾信號端子。
9.根據(jù)權利要求1所述的垂直霍爾效應傳感器，進一步包括: 第二導電霍爾效應區(qū)域，被布置在所述半導體基板表面之下，并且通過隔離結構與所述第一導電霍爾效應區(qū)域分離； 至少兩個電源端子，被布置為向所述第二導電霍爾效應區(qū)域供應電能； 至少一個霍爾信號端子，被布置為提供來自所述第二導電霍爾效應區(qū)域的第二霍爾信號，所述第二霍爾信號指示作用在所述第二導電霍爾效應區(qū)域上的磁場；以及 其中，所述磁場的值通過采用所述第一霍爾信號和所述第二霍爾信號之間的差導出。
10.一種垂直霍爾效應器件,包括: 導電槽，具有第一導電類型并且被設置在半導體基板內；隔離結構，被布置在所述槽的周界周圍，以將所述槽與位于所述周界外部的其他半導體器件電氣隔離； 多個觸點對，在所述導電槽內具有各自的第一觸點和各自的第二觸點，其中，所述各自的第一觸點沿著與第一軸平行的第一線布置，其中，所述各自的第二觸點沿著與所述第一軸平行的第二線設置，其中，第一和第二線彼此間隔開，使所述各自的第一觸點和所述各自的第二觸點關于所述第一軸對稱地隔開；以及 控制器，被配置為在第一時間同時將第一電位施加給第一觸點對的施加觸點，將第二電位施加給第二觸點對的施加觸點，并且將第三電位施加給第三觸點對的施加觸點； 所述控制器進一步被配置為測量所述第一觸點對、所述第二觸點對或所述第三觸點對的感測觸點的霍爾效應電流；同時施加所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位； 反饋電路，耦接至所述第一觸點對，并且被配置為通過將一個或多個反饋信號提供給所述第一觸點對的施加觸點，控制在所述第一觸點對的感測觸點的所述第一電位。
11.根據(jù)權利要求10所述的垂直霍爾效應器件，其中，所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位不同。
12.根據(jù)權利要求10所述的垂直霍爾效應器件，其中，所述反饋電路包括: 跨導輸入級，具有被配置為從所述感測觸點接收輸入信號的第一輸入節(jié)點、被配置為接收參考信號的第二輸入節(jié)點，以及被配置為輸出與所述第一輸入節(jié)點和所述第二輸入節(jié)點之間的電壓差成比例的電流的輸出節(jié)點；以及 電流控制的電流源，被配置為從所述輸出節(jié)點接收電流，并且根據(jù)所述電流生成提供給所述第一觸點對的施加觸點的反饋電流。
13.根據(jù)權利要求10所述`的垂直霍爾效應器件，其中，所述垂直霍爾效應器件以旋轉電流方案進行操作，所述旋轉電流方案在操作期間重復地交換如何分別相對于所述第一觸點、所述第二觸點和所述第三觸點施加所述第一電位、所述第二電位和所述第三電位。
14.根據(jù)權利要求10所述的垂直霍爾效應器件，其中，所測量的霍爾效應電流與施加所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位時的所述垂直霍爾效應器件所受到的磁場相對應。
15.根據(jù)權利要求14所述的垂直霍爾效應器件，進一步包括: 其中，所述控制器適于在第二時間同時將所述第一電位施加給所述第三觸點對的施加觸點，將所述第二電位施加給所述第二觸點對的施加觸點，并且將所述第三電位施加給所述第一觸點對的施加觸點。
16.根據(jù)權利要求13所述的垂直霍爾效應器件，其中，所述控制器被配置為測量來自感測觸點的第二霍爾效應電流，同時，在第二時間期間施加所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位。
17.—種垂直霍爾效應器件,包括: 第一槽，具有第一導電類型，并且被設置在半導體基板內； 多個第一觸點對，在所述第一槽內具有各自的第一觸點和各自的第二觸點，其中，所述多個第一觸點對共同地沿著與第一軸平行的第一線布置，其中，在所述多個第一觸點對中的觸點對中的第一觸點和第二觸點彼此間隔開，以關于所述第一線對稱地平衡； 第二槽，具有所述第一導電類型，并且被設置在所述半導體基板內；多個第二觸點對，在所述第二槽內具有各自的第三觸點和各自的第四觸點，其中，所述多個第二觸點對共同地沿著與所述第一軸平行的第二線設置，其中，所述多個第二觸點對的觸點對中的第三觸點和第四觸點彼此間隔開，以關于所述第二線對稱地平衡；以及 互連層，耦接所述第一槽內的觸點對和所述第二槽內的觸點對； 反饋電路，耦接至所述互連層，并且被配置為通過將一個或多個反饋信號提供給在所述第一槽和所述第二槽內的觸點對的施加觸點，分別控制所述第一槽和所述第二槽內的觸點對的感測觸點處的電位。
18.根據(jù)權利要求17所述的垂直霍爾效應器件，進一步包括: 控制器，被配置為在第一時間，同時將第一電位施加給第一觸點對的第一觸點，將第二電位施加給第二觸點對的第一觸點，并且將第三電位施加給第三觸點對的第一觸點,所述控制器進一步被配置為測量施加所述第一電位、所述第二電位以及所述第三電位時來自所述第二觸點的霍爾效應電流。
19.根據(jù)權利要求17所述的垂直霍爾效應器件，其中，所述第二觸點屬于布置在所述第一觸點對和所述第三觸點對之間的所述第二觸點對。
20.根據(jù)權利要求18所述的垂直霍爾效應器件，其中，所述第二電位位于所述第一電位和第三電位之間。
21.根據(jù)權利要求17所述的垂直霍爾效應器件，其中，所述反饋電路包括: 跨導輸入級，具有被配置為從第一觸點對的感測觸點接收輸入信號的第一輸入節(jié)點、被配置為接收參考信號的第二輸入節(jié)點、以及被配置為輸出與所述第一輸入節(jié)點和所述第二輸入節(jié)點之間的電壓差成比例的電流的輸出節(jié)點；以及` 電流控制的電流源，被配置為從所述輸出節(jié)點接收所述電流，并且根據(jù)所述電流生成被提供給所述第一觸點對的施加觸點的反饋電流。
【文檔編號】H01L43/06GK203630326SQ201320376729
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權日:2012年6月27日
【發(fā)明者】烏多·奧塞爾勒基納, 馬里奧·莫茨 申請人:英飛凌科技股份有限公司