CN111505542B - 应力补偿控制电路及半导体传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供在高温的情况下也能使用与常温同样的补偿误差，并且与现有相比能够减小半导体传感器的芯片的面积的应力补偿控制电路。应力补偿控制电路补偿施加在半导体传感器的应力造成的检测灵敏度的变化，具备应力补偿电压生成电路，其通过第1耗尽型晶体管和第1增强型晶体管的应力造成的互导变化的差异，生成与所施加的应力对应的应力补偿电压，基于应力补偿电压，对应于施加在半导体传感器的应力进行检测灵敏度的补偿。

Description

应力补偿控制电路及半导体传感器装置

技术领域

本发明涉及应力补偿控制电路及半导体传感器装置。

背景技术

一般，电阻桥式半导体传感器（以下，仅称为“半导体传感器”）与驱动自身的驱动电路一起形成在半导体芯片上。

半导体芯片用封装来进行组装，从而由封装件的树脂保护芯片。因此，封装件的树脂固化时缩小，所以半导体传感器会被该树脂施加机械应力。

在半导体传感器作为电阻的电桥结构形成在半导体芯片上的情况下，被施加机械应力，因而半导体传感器的检测灵敏度会发生变化。半导体传感器的检测灵敏度的变化会妨碍精度较高的磁场强度的检测。

例如，霍尔（hole）元件通过被供给恒定的驱动电流而产生与磁场强度对应的检测电压V_H。然而，因为被施加机械应力，针对霍尔元件的磁场强度的检测灵敏度因压电效应而发生变化。

因此，提出了修正霍尔元件的驱动电流的技术。作为修正霍尔元件的驱动电流的技术之一，公开于美国专利第7980138号说明书中。美国专利第7980138号说明书所公开的装置（以下，为“公开装置”。）利用分别与X轴及Y轴平行排列的扩散电阻等的电阻元件，检测从树脂等对霍尔元件（芯片）施加的各向同性应力，且对应于该各向同性应力，修正霍尔元件的驱动电流。公开装置通过修正霍尔元件的驱动电流，消除施加在霍尔元件的应力造成的相对于磁场强度的检测灵敏度的变化，从而进行补偿，并以高精度检测磁场强度。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】美国专利第7980138号说明书。

发明内容

【发明要解决的课题】

然而，公开装置中利用扩散电阻，因此基板泄漏电流较大。关于基板泄漏电流，其电流量跟随温度而发生变化，因此与常温相比在高温情况下的补偿误差有变大的倾向。另外，扩散电阻在提高电阻值精度的情况下，需要增大用于形成电阻的面积，会增加芯片的面积。

本发明鉴于这样的情形而作出，其目的在于提供在较宽的温度区域能获得稳定的补偿精度，并能够将半导体传感器的芯片的面积与现有例相比小型化的应力补偿控制电路及半导体传感器装置。

【用于解决课题的方案】

本发明的应力补偿控制电路的一方式，是补偿施加在半导体传感器的应力造成的检测灵敏度的变化的应力补偿控制电路，其特征在于具备：应力补偿电压生成电路，通过第1耗尽型晶体管和第1增强型晶体管的应力造成的互导变化的差异，生成与所施加的应力对应的应力补偿电压，基于所述应力补偿电压，对应于施加在所述半导体传感器的应力进行所述检测灵敏度的补偿。

本发明的半导体传感器装置的一方式，是具有补偿施加在半导体传感器的应力造成的检测灵敏度的变化的功能的半导体传感器装置，其特征在于具备：所述半导体传感器；以及应力补偿电压生成电路，通过第1耗尽型晶体管和第1增强型晶体管的应力造成的互导变化的差异，生成与所施加的应力对应的应力补偿电压，基于所述应力补偿电压，对应于施加在所述半导体传感器的应力进行所述检测灵敏度的补偿。

【发明效果】

依据本发明，在较宽的温度区域能获得稳定的补偿精度，并与现有的应力补偿控制电路及半导体传感器装置相比能够削减半导体传感器的芯片的面积。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的半导体传感器装置的一个例子的电路图。

图2是表示依据第1实施方式的应力补偿电压生成电路的电路例子的电路图。

图3是说明所施加的应力和MOS晶体管的K值的对应关系的图。

图4是说明与应力补偿电压生成电路的电路例子产生的补偿电压的应力对应的变化的图。

图5是表示依据第1实施方式的应力补偿电压生成电路的电路例子的电路图。

图6是表示依据第1实施方式的应力补偿电压生成电路的电路例子的电路图。

图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的半导体传感器装置的一个例子的电路图。

图8是表示第2实施方式所涉及的应力补偿电压生成电路的一个例子的电路图。

图9是表示本发明的第3实施方式所涉及的半导体传感器装置的一个例子的电路图。

图10是表示本发明的第4实施方式所涉及的半导体传感器装置的一个例子的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的各实施方式所涉及的应力补偿控制电路及半导体传感器装置进行说明。

＜第1实施方式＞

图1是第1实施方式所涉及的半导体传感器装置的一个例子即半导体传感器装置211的电路图。在本实施方式中，作为半导体传感器的一个例子利用霍尔元件进行说明，不过，如果是作为电阻的电桥结构而形成的半导体传感器，则能够对应于应力进行半导体传感器的检测灵敏度的补偿。另外，本实施方式中的霍尔元件的检测灵敏度的补偿表示：只要为相同磁场强度，则与应力无关能得到恒定的检测值地进行控制。

半导体传感器装置211具备：第1实施方式所涉及的应力补偿控制电路的一个例子即应力补偿控制电路311；基准电压电路100；电压电流转换电路302；霍尔元件200；放大器400。应力补偿控制电路311是对应于施加在半导体传感器装置211的应力、生成调整并补偿霍尔元件200的检测灵敏度的补偿电流I1的电路，且具备应力补偿电压生成电路101和电压电流转换电路301。

基准电压电路100产生既定基准电压Vref，并将所产生的基准电压Vref向电压电流转换电路302输出。电压电流转换电路302将从基准电压电路100供给的基准电压Vref进行电压/电流（V/I）转换（下面，表示为V/I转换），并将转换后的电流I2向霍尔元件200输出。应力补偿电压生成电路101产生与施加在自身的应力对应的电压电平的补偿电压Vstr，并将所产生的补偿电压Vstr向电压电流转换电路301输出。电压电流转换电路301将从应力补偿电压生成电路101供给的补偿电压Vstr进行V/I转换，并将转换后的补偿电流I1向霍尔元件200输出。

电压电流转换电路302输出的电流I2和应力补偿控制电路311输出的补偿电流I1在连接点300合流，将该合流的电流作为驱动自身的驱动电流IDRV输入霍尔元件200。而且，霍尔元件200基于所供给的驱动电流IDRV，产生相对于自身垂直的磁场所对应的检测电压V_H，并将所产生的检测电压V_H向放大器400输出。放大器400对从霍尔元件200供给的检测电压V_H进行放大，作为放大电压Vamp向外部电路输出。

如上述，在本实施方式中，用驱动电流IDRV驱动霍尔元件200，该驱动电流IDRV是对将基准电压Vref转换为电流后的电流I2相加补偿电流I1而得到，该补偿电流I1是与对形成有半导体传感器装置211的半导体芯片施加的应力对应地生成补偿电压Vstr，并将该补偿电压Vstr转换为电流后的电流。由此，由于驱动电流IDRV对应于该应力消除霍尔元件200的检测灵敏度因应力造成的变化，所以与应力无关而能够以霍尔元件200的检测灵敏度成为恒定的方式进行补偿。

以下，关于应力补偿电压生成电路101的电路结构及补偿电压Vstr的生成进行说明。

图2是表示依据第1实施方式的应力补偿电压生成电路的第1电路例子即应力补偿电压生成电路101的结构的电路图。应力补偿电压生成电路101由以下部分构成：由增强型的P沟道型MOS晶体管（以下，表示为P－ENH晶体管）41及42构成的电流反射镜电路；耗尽型的N沟道型MOS晶体管（以下，表示为N－DEP晶体管）11及12；以及增强型的N沟道型MOS晶体管（以下，表示为N－ENH晶体管）21及22。

P－ENH晶体管41的源极与VDD布线1连接，栅极及漏极经由连接点P1与N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的漏极连接。N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的栅极和源极与VSS布线2连接。即，N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12在连接点P1与VSS布线2之间并联配置。

P－ENH晶体管42的源极与VDD布线1连接，栅极与P－ENH晶体管41的栅极及漏极连接，漏极经由连接点P2与N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的栅极及漏极连接。N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的源极与VSS布线2连接。即，N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22在连接点P2与VSS布线2之间并联配置。另外，连接点P2利用布线51，经由电压电流转换电路301与图1中的连接点300连接。

N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12在半导体芯片上以彼此的沟道方向正交的方式形成。在此，沟道方向表示晶体管上的漏极/源极间电流流动的方向、即相对于配置有漏极及源极的列平行的方向。

例如，在由X轴和Y轴构成的2维正交坐标系中，N－DEP晶体管11的沟道方向R1与X轴方向（第1方向）平行，N－DEP晶体管12的沟道方向R2与Y轴方向（第2方向）平行。即，N－DEP晶体管11的沟道方向R1是相对于N－DEP晶体管12的沟道方向R2正交的方向。

N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22在半导体芯片上以彼此的沟道方向正交的方式形成。例如，N－ENH晶体管22的沟道方向R3与X轴方向平行，N－ENH晶体管21的沟道方向R4与Y轴方向平行。即，N－ENH晶体管21的沟道方向R3是相对于N－ENH晶体管22的沟道方向R4正交的方向。

接着，说明施加在晶体管的应力和该应力带来的MOS晶体管的互导系数的K值（以下，仅表示为K值）的关系。

图3（a）～（g）是说明所施加的应力和MOS晶体管的K值的对应关系的图。

图3（a）是说明沟道方向和应力的对应关系的图。沟道方向R相对于漏极D、栅极G及源极S的排列平行。在图3（a）中，例如，MOS晶体管以沟道方向R与X轴平行的方式形成在芯片上。在该情况下，与沟道方向R平行的X轴方向的应力为应力σ_L，与沟道方向R呈直角的Y轴方向的应力为应力σ_T。另一方面，相对于图3（a）的各晶体管的配置旋转90°的配置中，X轴方向的应力成为σ_T，而Y轴方向的应力成为σ_L。

另外，MOS晶体管以霍尔元件200的电流的流动方向相对于MOS晶体管的沟道方向（X轴、Y轴）具有45°的斜率的方式，配置在霍尔元件200的附近。

图3（b）是表示相对于沟道方向平行地、即与X轴平行地施加应力σ_L时的N－DEP晶体管的K值的变化的图表。图3（b）中，横轴表示施加在N－DEP晶体管的应力σ_L，纵轴表示N－DEP晶体管的K值K_D。在σ_L＞0的情况下为拉伸应力，随着σ_L变大，K值增加。另一方面，在σ_L＜0的情况下为压缩应力，随着σ_L变小，K值下降。即，N－DEP晶体管的K值对于σ_L的变化具有正依赖性（斜率α_L＞0）。

图3（c）是表示相对于沟道方向沿垂直方向、即相对于Y轴平行地施加应力σ_T时的N－DEP晶体管的K值的变化的图表。图3（c）中，横轴表示施加在N－DEP晶体管的应力σ_T，纵轴表示N－DEP晶体管的K值K_D。在σ_T＞0的情况下为拉伸应力，随着σ_T变大，K值增加。另一方面，在σ_T＜0的情况下为压缩应力，随着σ_T变小（σ_T的绝对值变大），K值下降。即，N－DEP晶体管的K值对于σ_T的变化具有正依赖性（斜率α_T＞0）。另外，N－DEP晶体管具有α_L＞α_T的关系。

图3（d）是表示相对于沟道方向平行地、即与X轴平行地施加应力σ_L时的N－ENH晶体管的K值的变化的图表。图3（d）中，横轴表示施加在N－ENH晶体管的应力σ_L，纵轴表示N－ENH晶体管的K值K_N（K_N相对于σ_L的变化为斜率β_L＞0）。

图3（e）是表示相对于沟道方向垂直地、即相对于Y轴平行地施加应力σ_T时的N－ENH晶体管的K值的变化的图表。图3（e）中，横轴表示施加在N－ENH晶体管的应力σ_T，纵轴表示N－ENH晶体管的K值K_N（K_N相对于σ_T的变化为斜率β_T＞0）。

N－ENH晶体管的K值与N－DEP晶体管同样，对于σ_L的变化具有正依赖性。另外，N－ENH晶体管中，σ_L及σ_T的变化的斜率β_L、β_T分别比N－DEP晶体管大（β_L＞α_L、β_T＞α_T）。另外，N－ENH晶体管具有β_L＞β_T的关系。

图3（f）是表示相对于沟道方向平行地、即与X轴平行地施加应力σ_L时的P－ENH晶体管的K值的变化的图表。图3（f）中，横轴表示施加在P－ENH晶体管的应力σ_L，纵轴表示P－ENH晶体管的K值｜K_P｜。

图3（g）是表示相对于沟道方向垂直地、即相对于Y轴平行地施加应力σ_T时的P－ENH晶体管的K值的变化的图表。图3（g）中，横轴表示施加在P－ENH晶体管的应力σ_T，纵轴表示P－ENH晶体管的K值｜K_P｜。

P－ENH晶体管的K值与N－DEP晶体管及ENH晶体管相反，对于σ_L的变化具有负依赖性（γ_L＜0），另一方面，对于σ_T的变化具有正依赖性。另外，P－ENH晶体管具有γ_L＜γ_T的关系。

另外，本实施方式中的生成补偿电压Vstr的、图2的应力补偿电压生成电路101中，N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12各自以沟道方向分别正交的方式形成，且以N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22各自的沟道方向正交的方式形成是因为以下的理由。例如，在将N－DEP晶体管及N－ENH晶体管以沟道方向分别平行的方式形成的情况下，因应力σ_L和应力σ_T而产生的K值的变化不同，所生成的补偿电压Vstr会具有应力的方向带来的各向异性。

因为上述的MOS晶体管中的应力方向和K值的特性，按照各自的沟道方向，成为被施加绝对值相等且符号不同的差应力σdiff。

另一方面，为了提高霍尔元件的应力带来的补偿精度，需要与依赖于各向同性应力的霍尔元件的应力带来的变化对应。

因此，在本实施方式中，N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12、和N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22分别以各晶体管的沟道方向互相正交的方式形成。而且，将彼此的沟道方向正交的、2个DEP晶体管及2个ENH晶体管设为晶体管对（晶体管组），从而消除差应力σdiff造成的K值的变化部分。

在本实施方式中，利用上述的N－DEP晶体管、N－ENH晶体管及P－ENH晶体管中的、对应于应力σ_L及σ_T的变化的斜率的差异，生成补偿电压Vstr（调整补偿电压Vstr的电压电平），并利用补偿电压Vstr消除检测灵敏度相对于施加在霍尔元件200的应力的变化。

即，在本实施方式中，对应于应力调整补偿电压Vstr的电压电平，当霍尔元件200的检测灵敏度随着应力向较高方向变化的情况下，降低补偿电压Vstr的电压电平，从而减少霍尔元件200的驱动电流IDRV，使检测灵敏度下降而补偿检测灵敏度的上升。另一方面，当霍尔元件200的检测灵敏度随着应力向较低方向变化的情况下，提高补偿电压Vstr的电压电平而增加霍尔元件200的驱动电流IDRV，从而提升检测灵敏度，并补偿检测灵敏度的下降。

以下，对应力补偿电压生成电路101中的补偿电压Vstr的生成进行说明。

图4（a）、（b）是说明在应力补偿电压生成电路101中产生的补偿电压Vstr与应力对应的变化的图。

图4（a）是表示应力补偿电压生成电路101所生成的补偿电压Vstr和漏极/源极间电流I_DS的对应的图表。纵轴表示漏极/源极间电流I_DS，横轴表示栅极/源极间电压V_GS。电压V_TN为N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22各自的阈值电压，电压V_TD为N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12各自的阈值电压。

对在N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12中流动的漏极/源极间电流进行合计，表示为漏极/源极间电流I_DSD0、I_DSD。在此，漏极/源极间电流I_DSD0为初始状态下的电流值，漏极/源极间电流I_DSD为与初始状态相比作为拉伸应力的应力σ_L及应力σ_T下降的状态（即，被施加压缩应力的状态）的电流值。

另外，对在N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22中流动的漏极/源极间电流进行合计，表示为漏极/源极间电流I_DSN0、I_DSN。在此，漏极/源极间电流I_DSN0为初始状态下的电流值，漏极/源极间电流I_DSN为作为拉伸应力的应力σ_L及应力σ_T下降的状态的电流值。

如已经描述的那样，与N－DEP晶体管和N－ENH晶体管的应力σ_L及应力σ_T对应的K值的变化量不同。

因此，如根据图4（a）判断的那样，在拉伸应力下降的情况下（即，被施加压缩应力的情况下），作为应力补偿电压生成电路101产生的补偿电压Vstr0，因为N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12与N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的下降的电流量的差异而补偿电压Vstr0增加电压Δ，成为补偿电压Vstr1。

图4（b）是表示图2的电路中，将N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22各自置换为以沟道方向互相正交的方式形成的P－ENH晶体管的组的情况下的补偿电压Vstr、和漏极/源极间电流I_DS的对应的图表。纵轴表示漏极/源极间电流I_DS，横轴表示栅极/源极间电压V_GS。电压V_TP为P－ENH晶体管41及P－ENH晶体管42各自的阈值电压，电压V_TD为N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12各自的阈值电压。

关于漏极/源极间电流I_DSD0及漏极/源极间电流I_DSD，与图4（a）同样。

另外，对在成组的P－ENH晶体管（例如，后述的P－ENH晶体管31及P－ENH晶体管32）各自中流动的漏极/源极间电流进行合计，表示为漏极/源极间电流I_DSP0、I_DSP。在此，漏极/源极间电流I_DSP0为初始状态下的电流值，漏极/源极间电流I_DSP为作为压缩应力施加应力σ_L及应力σ_T的状态的电流值。

与作为压缩应力的应力σ_L及应力σ_T对应的、N－DEP晶体管和P－ENH晶体管的K值的变化量及变化的极性不同。因此，如根据图4（b）判断的那样，在作为压缩应力而被施加应力σ_L及应力σ_T的情况下，作为应力补偿电压生成电路101产生的补偿电压Vstr0，因为N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的电流量的下降和P－ENH晶体管的组的电流量的增加而补偿电压Vstr0减少电压Δ，成为补偿电压Vstr1。

另外，在上述的应力补偿电压生成电路101中，以将N－DEP晶体管11和N－DEP晶体管12并联连接、另外将N－ENH晶体管21和N－ENH晶体管22并联连接的结构进行了说明。

然而，作为其他结构，如以下那样，也可为将N－DEP晶体管11和N－DEP晶体管12串联连接、另外将N－ENH晶体管21和N－ENH晶体管22串联连接的结构（以下，称为“第2电路例子”）。

在该情况下，N－DEP晶体管11的漏极与连接点P1连接，栅极与VSS布线2连接，源极与N－DEP晶体管12的漏极连接。N－DEP晶体管12的栅极及源极与VSS布线2连接。

另外，N－ENH晶体管21的漏极及栅极与连接点P2连接，源极与N－ENH晶体管22的漏极连接。N－ENH晶体管22的栅极与连接点P2连接，源极与VSS布线2连接。

在该第2电路例子中，也与第1电路例子同样，能够生成与所施加的应力对应的补偿电压Vstr。

另外，作为又一其他结构例，也可为将N－ENH晶体管21和N－ENH晶体管22替换为沟道方向分别与X轴及Y轴平行的2个P－ENH晶体管的结构。

在该结构例的情况下，作为压缩应力被施加应力σ_L及应力σ_T时，N－DEP晶体管11和N－DEP晶体管12的漏极/源极间电流减少，另一方面，P－ENH晶体管的漏极/源极间电流增加，因此压缩应力增加，从而进一步降低补偿电压Vstr。

在该其他结构例中，与第1电路例子同样，能够生成与所施加的应力对应的补偿电压Vstr。即，第1实施方式所涉及的应力补偿控制电路中的应力补偿电压生成电路，并不局限于应力补偿电压生成电路101。第1实施方式所涉及的应力补偿控制电路，也可以取代应力补偿电压生成电路101而例如具备应力补偿电压生成电路103、105。

图5是表示第1实施方式所涉及的应力补偿电压生成电路的第3电路例子即应力补偿电压生成电路103的电路图。

应力补偿电压生成电路103由N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12、和N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22构成。

N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的漏极与VDD布线1连接，栅极及源极与连接点P3连接。

即，N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12在VDD布线1与连接点P3之间并联配置。

N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的栅极和漏极与连接点P3连接，源极与VSS布线2连接。

即，N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22在连接点P3与VSS布线2之间并联配置。

另外，连接点P3通过布线51，经由电压电流转换电路301与图1中的连接点300连接。

如上述，N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的并联电路、和N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的并联电路，被串联连接而被图腾柱（Totem pole）连接。

如以应力补偿电压生成电路101说明的那样，作为压缩应力施加应力σ_L及应力σ_T，从而与N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的漏极/源极间电流I_DSN相比，N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的漏极/源极间电流I_DSD下降的电流量较少。

因此，关于从连接点P3输出的补偿电压Vstr，作为压缩应力的应力σ_L及应力σ_T越增加（另外，拉伸应力越减少）就越大，成为与应力补偿电压生成电路101同样的变化。

另外，也可为对于图5的N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的并联电路、和N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的并联电路的图腾柱连接，进一步串联连接极性与N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22不同的一个P－ENH晶体管及另一个P－ENH晶体管的并联电路的结构。在此，P－ENH晶体管及另一个P－ENH晶体管的并联电路，例如在N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的源极与VSS布线2之间配置。

另外，也可为将上述一个P－ENH晶体管及另一个P－ENH晶体管的并联电路，串联配置在图5的图腾柱连接中N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的源极（即，连接点P3）与N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的漏极及栅极之间的结构。

上述一个P－ENH晶体管和另一个P－ENH晶体管，其沟道方向对于另一方沿垂直方向形成。例如，一个P－ENH晶体管的沟道方向与X轴方向平行地形成，另一个P－ENH晶体管的沟道方向与Y轴方向平行地形成。

通过上述结构，作为压缩应力施加应力σ_L及应力σ_T，从而将一个P－ENH晶体管及另一个P－ENH晶体管的漏极/源极间电流各个合流的漏极/源极间电流I_DSP变大（图4（b）），另一方面，将N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的漏极/源极间电流各个合流的漏极/源极间电流I_DSD减少。

由此，控制漏极/源极间电流I_DSP及漏极/源极间电流I_DSD的比率，能够任意控制连接点P3上的补偿电压Vstr的电压电平，微调而能够以较高的精度生成补偿电压Vstr，并能够简单地供给补偿霍尔元件200的应力造成的检测精度的变化的、精度更高的补偿电压Vstr。

图6是表示第1实施方式所涉及的应力补偿电压生成电路的第4电路例子即应力补偿电压生成电路105的电路图。应力补偿电压生成电路105对于应力补偿电压生成电路101，附加了具有图4（b）所表示的特性的电路。以下，省略应力补偿电压生成电路105的结构要素之中与应力补偿电压生成电路101重复的说明，而仅说明与应力补偿电压生成电路101不同的结构。所附加的电路由P－ENH晶体管31及32构成。

N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22的漏极及栅极与连接点P2连接，源极与连接点P5连接。

P－ENH晶体管31及P－ENH晶体管32的源极与连接点P5连接，栅极及漏极与VSS布线2连接。

即，N－ENH晶体管21及N－ENH晶体管22在连接点P2与连接点P5之间并联连接，P－ENH晶体管31及P－ENH晶体管32在连接点P5与VSS布线2之间并联连接。

由此，作为压缩应力施加应力σ_L及应力σ_T，从而将P－ENH晶体管31及P－ENH晶体管32的漏极/源极间电流各个合流后的漏极/源极间电流I_DSP变大（图4（b）），另一方面，将N－DEP晶体管11及N－DEP晶体管12的漏极/源极间电流各个合流后的漏极/源极间电流I_DSD减少。

由此，控制漏极/源极间电流I_DSP及漏极/源极间电流I_DSD的比率，能够任意控制连接点P2上的补偿电压Vstr的电压电平，与应力补偿电压生成电路101、103相比，微调而能够以较高的精度生成补偿电压Vstr，并能够简单地供给补偿霍尔元件200的应力造成的检测精度的变化的、精度更高的补偿电压Vstr。

此外，在本实施方式中，设为如下结构而进行了说明，即基准电压电路100生成基准电压Vref，电压电流转换电路302根据基准电压Vref生成电流I2，对于该电流I2合流补偿电流I1，从而生成驱动霍尔元件200的驱动电流IDRV。

然而，也可为如下结构，即不设置基准电压电路100及电压电流转换电路302，而电压电流转换电路301直接将应力补偿控制电路311生成的补偿电压Vstr转换为补偿电流I1，并将该补偿电流I1作为驱动电流IDRV向霍尔元件200供给。

另外，在本实施方式中，设为从应力补偿控制电路311对霍尔元件200供给与应力对应的驱动电流IDRV的结构，但是，也可以使施加在霍尔元件200的驱动电压VDRV对应于应力而变化。

例如，也可为对驱动电流IDRV进行电流/电压转换（以下，表示为I/V转换）而转换为驱动电压VDRV，使驱动电压VDRV经由电压调节器施加到霍尔元件200的结构。通过上述结构，利用对应于应力而变化的驱动电压VDRV来补偿霍尔元件200的应力造成的检测灵敏度的变化。

＜第2实施方式＞

在说明本实施方式的时候，对于与第1实施方式中说明的结构要素实质上没有不同的结构要素，标注相同标号而省略重复的说明。

图7是第2实施方式所涉及的半导体传感器装置的一个例子即半导体传感器装置212的电路图。在图7中，半导体传感器装置212具备：第2实施方式所涉及的应力补偿控制电路的一个例子即应力补偿控制电路312、霍尔元件200和放大器400。

应力补偿控制电路312具有应力补偿电压生成电路107和电压电流转换电路301及303。

应力补偿控制电路312将电压电流转换电路301输出的补偿电流I1和电压电流转换电路303输出的补偿电流I3进行合流，并作为驱动电流IDRV向霍尔元件200供给。

而且，放大器400对从霍尔元件200供给的检测电压V_H进行放大，作为放大电压Vamp向外部电路输出。

图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的应力补偿电压生成电路的一个例子即应力补偿电压生成电路107的结构的电路图。应力补偿电压生成电路107对于应力补偿电压生成电路101附加了具有图4（b）所表示的特性的电路。以下，省略应力补偿电压生成电路107的结构要素之中与应力补偿电压生成电路101重复的说明，说明与应力补偿电压生成电路101不同的结构要素。所附加的电路具有P－ENH晶体管43和P－ENH晶体管31及32。

P－ENH晶体管43的源极与VDD布线1连接，栅极与连接点P1连接，漏极与连接点P4连接。

P－ENH晶体管31及P－ENH晶体管32的源极与连接点P4连接，栅极及漏极与VSS布线2连接。即，P－ENH晶体管31及P－ENH晶体管32在连接点P4与VSS布线2之间并联配置。P－ENH晶体管32的沟道方向R5与X轴方向平行，P－ENH晶体管31的沟道方向R6与Y轴方向平行。

由此，作为压缩应力施加应力σ_L及应力σ_T，从而应力σ_L及应力σ_T变得越小，则P－ENH晶体管31及P－ENH晶体管32的漏极/源极间电流各个合流后的漏极/源极间电流I_DSP越大，如图4（b）所表示，补偿电压Vstr下降。

因此，在作为压缩应力施加了应力σ_L及应力σ_T时，从连接点P2输出的补偿电压Vstr1上升，另一方面，从连接点P4输出的补偿电压Vstr2下降。

而且，电压电流转换电路301对从应力补偿电压生成电路107经由布线51（图8的连接点P2）供给的补偿电压Vstr1进行V/I转换，乘以既定比率p而输出补偿电流I1。另外，电压电流转换电路303对从应力补偿电压生成电路107经由布线52（图8的连接点P4）供给的补偿电压Vstr2进行V/I转换，乘以既定比率q而输出补偿电流I3。

由此，对将补偿电压Vstr1进行V/I转换而得到的电流乘以既定比率p后的补偿电流I1、和对将补偿电压Vstr2进行V/I转换而得到的电流乘以既定比率q后的补偿电流I3合流，从而生成驱动电流IDRV。

在本实施方式中，电压电流转换电路301及303各自分别通过既定比率p、q作为既定电流值而输出补偿电流I1、I3。

由此，应力补偿控制电路312使上述的比率p及q任意变化，从而根据补偿电压Vstr1及Vstr2的每一个进行微调而以较高的精度生成补偿电流I1、I3，以能够向霍尔元件200供给精度较高的驱动电流IDRV，能够以较高的精度补偿该霍尔元件200的应力造成的检测精度的变化。

此外，与第1实施方式同样，也可以使施加在霍尔元件200的驱动电压VDRV对应于应力而变化。

＜第3实施方式＞

在说明本实施方式的时候，对于与第1、2实施方式中说明的结构要素实质上没有不同的结构要素，标注相同标号并省略重复的说明。

图9是第3实施方式所涉及的半导体传感器装置的一个例子即半导体传感器装置213的电路图。在图9中，半导体传感器装置213具备应力补偿控制电路311、霍尔元件200和放大器410。

霍尔元件200设置在VDD布线1及VSS布线2之间，从VDD布线1被供给驱动电流IDRV。

在图9中，应力补偿控制电路311生成与应力σ_L及应力σ_T对应的驱动电流IDRV，作为放大器410的动作电流。

在此，放大器410的放大率对应于从应力补偿控制电路311供给的驱动电流IDRV的变化而发生变化。

由此，在本实施方式中，使放大器410的放大率对应于应力σ_L及应力σ_T而变化，从而能够补偿应力造成的霍尔元件200的检测灵敏度的变化。

＜第4实施方式＞

在说明本实施方式的时候，对于与第1～3实施方式中说明的结构要素实质上没有不同的结构要素，标注相同标号并省略重复的说明。

图10是第4实施方式所涉及的半导体传感器装置的一个例子即半导体传感器装置214的电路图。在图10中，半导体传感器装置214具备应力补偿电压生成电路101、霍尔元件200、放大器400及比较器（比值器）500。

比较器500具有：霍尔元件200的检测电压V_H被放大作为放大电压Vamp而被输入的输入电压端子501；被输入应力补偿电压Vstr的基准电压端子502；以及输出表示检测电压V_H是否为既定测定值的信号的输出端子511。比较器500中，从放大器400对输入电压端子501供给放大电压Vamp，对基准电压端子502供给从应力补偿电压生成电路101输出的补偿电压Vstr。

如已经描述的那样，所施加的应力σ_L及应力σ_T发生变化，从而霍尔元件200中的检测灵敏度发生变化，从霍尔元件200输出的检测电压V_H发生变化，因此放大器400输出的放大电压Vamp也联动地发生变化。另外，补偿电压Vstr也对应于应力而发生变化。

在本实施方式中，作为与放大电压Vamp进行比较的基准电压，利用补偿电压Vstr。比较器500通过比较放大电压Vamp和补偿电压Vstr，判定作为半导体传感器的霍尔元件200的检测电压V_H是否为既定测定值。表示判定结果的信号从输出端子511输出。这样，在本实施方式中，通过将补偿电压Vstr用作为比较器500的基准电压，补偿检测电压V_H放大后的放大电压Vamp的变化。

即，与施加在半导体传感器装置214的应力无关，当施加在霍尔元件200的磁场成为既定强度的情况下，需要从半导体传感器装置214输出检测信号。因此，在本实施方式中，通过使比较器500的基准电压对应于该应力而变化来补偿霍尔元件200的检测灵敏度因应力造成的变化。

依据上述的第1实施方式到第4实施方式，通过使耗尽型晶体管及增强型晶体管中的应力造成的互导变化量不同，对应于应力而调整生成补偿电压，从而补偿半导体传感器的应力造成的检测灵敏度的变化。

即，第1实施方式到第4实施方式所涉及的应力补偿控制电路，构成为不利用扩散电阻而能够补偿半导体传感器的应力造成的检测灵敏度的变化。第1实施方式到第4实施方式所涉及的应力补偿控制电路，由于具备上述结构，即便如扩散电阻那样成为高温也不会有基板泄漏电流流动。第1实施方式到第4实施方式所涉及的应力补偿控制电路中，常温以外的其他温度区域中也能得到与常温同样的补偿精度。即，第1实施方式到第4实施方式所涉及的应力补偿控制电路，在包括常温在内的能够动作的温度区域中，能够得到稳定的补偿精度。

另外，第1实施方式到第4实施方式所涉及的应力补偿控制电路中，相比于扩散电阻，由耗尽型晶体管及增强型晶体管形成的面积较小。因而，能够使形成有应力补偿控制电路及半导体传感器装置的芯片的面积小于形成有现有的应力补偿控制电路及半导体传感器装置的芯片的面积。

以上，参照附图详细描述了本发明的实施方式，但是详细描述的具体结构为示例，本发明的实施方式并不局限于详细描述的结构，在实施阶段，除了上述例子以外也能够用各种方式实施，在不脱离发明的要点的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围、要点中，并且被包括在权利要求书所记载的发明及其相等的范围内。

标号说明

1…VDD布线；2…VSS布线；11、12…N－DEP晶体管；21、22…N－ENH晶体管；31、32、41、42、43…P－ENH晶体管；100…基准电压电路；101、107…应力补偿电压生成电路；200…霍尔元件；211、212、213、214…半导体传感器装置；301、302、303…电压电流转换电路；311、312…应力补偿控制电路；400、410…放大器；500…比较器。

Claims (10)

1.一种应力补偿控制电路，补偿施加在半导体传感器的应力造成的检测灵敏度的变化，其特征在于，

具备：应力补偿电压生成电路，通过第1耗尽型晶体管和第1增强型晶体管的应力造成的互导变化的差异，生成与所施加的应力对应的应力补偿电压，

基于所述应力补偿电压，对应于施加在所述半导体传感器的应力进行所述检测灵敏度的补偿。

2.如权利要求1所述的应力补偿控制电路，其特征在于，

所述第1耗尽型晶体管具备：具有与第1方向平行的沟道方向的第1＿1耗尽型晶体管、和具有与和所述第1方向正交的第2方向平行的沟道方向的第1＿2耗尽型晶体管，

所述第1增强型晶体管具备：具有与所述第1方向平行的沟道方向的第1＿1增强型晶体管、和具有与所述第2方向平行的沟道方向的第1＿2增强型晶体管。

3.如权利要求1所述的应力补偿控制电路，其特征在于，

所述应力补偿电压生成电路具备：

第2增强型晶体管与所述第1耗尽型晶体管串联连接的第1串联电路；以及

第3增强型晶体管与所述第1增强型晶体管串联连接的第2串联电路，

所述第2增强型晶体管及第3增强型晶体管构成电流反射镜电路。

4.如权利要求3所述的应力补偿控制电路，其特征在于，

还具备与所述第1增强型晶体管串联连接的、极性与所述第1增强型晶体管不同的第4增强型晶体管，

调整所述应力补偿电压的电压电平。

5.如权利要求1所述的应力补偿控制电路，其特征在于，

所述应力补偿电压生成电路为将所述第1耗尽型晶体管和所述第1增强型晶体管图腾柱连接的串联电路。

6.如权利要求1所述的应力补偿控制电路，其特征在于，

还具备将所述应力补偿电压转换为所述半导体传感器的驱动电流的电压电流转换电路，

向所述半导体传感器供给所述驱动电流。

7.如权利要求1所述的应力补偿控制电路，其特征在于，

还具备将所述应力补偿电压转换为放大所述半导体传感器的检测电压的放大器的驱动电流的电压电流转换电路，

向所述放大器供给所述驱动电流。

8.如权利要求1所述的应力补偿控制电路，其特征在于，

还具备比较器，该比较器具有：被输入所述半导体传感器的检测电压的输入电压端子；被输入所述应力补偿电压的基准电压端子；以及输出表示所述半导体传感器的检测电压是否为既定测定值的信号的输出端子。

9.如权利要求1至权利要求5的任一项所述的应力补偿控制电路，其特征在于：

将所述应力补偿电压作为所述半导体传感器的驱动电压而利用。

10.一种半导体传感器装置，具有补偿施加在半导体传感器的应力造成的检测灵敏度的变化的功能，其特征在于，

具备：所述半导体传感器；以及

应力补偿电压生成电路，通过第1耗尽型晶体管和第1增强型晶体管的应力造成的互导变化的差异，生成与所施加的应力对应的应力补偿电压，

基于所述应力补偿电压，对应于施加在所述半导体传感器的应力进行所述检测灵敏度的补偿。