DE102013218109A1

DE102013218109A1 - Hall-effekt-vorrichtung

Info

Publication number: DE102013218109A1
Application number: DE102013218109.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kolb; Markus Eckinger
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2014-03-13
Also published as: US9520551B2; US9935259B2; US9818934B2; US20180047893A1; US20140070795A1; US9217783B2; US20160056369A1; US20170062704A1

Abstract

Eine Hall-Effekt-Vorrichtung weist ein aktives Hall-Gebiet in einem Halbleitersubstrat und mindestens vier Anschlussstrukturen auf, wobei jede Anschlussstruktur ein schaltbares Versorgungskontaktelement und ein Messkontaktelement aufweist, wobei jedes Versorgungskontaktelement ein Transistorelement mit einem ersten Transistoranschluss, einem zweiten Transistoranschluss und einem Steueranschluss aufweist, wobei der zweite Transistoranschluss das aktive Hall-Gebiet kontaktiert oder sich in das aktive Hall-Gebiet erstreckt und wobei die Messkontaktelemente im aktiven Hall-Gebiet und benachbart zu den schaltbaren Versorgungskontaktelementen angeordnet sind.

Description

GEBIET
Ausführungsformen betreffen eine Hall-Effekt-Vorrichtung, welche ein Magnetfeld angibt. Einige Ausführungsformen betreffen eine Hall-Effekt-Vorrichtung oder einen Hall-Sensor mit betätigten Anschlüssen. Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Herstellen einer Hall-Effekt-Vorrichtung, welche ein Magnetfeld angibt. Überdies betreffen einige Ausführungsformen ein Verfahren zum Kalibrieren einer Hall-Effekt-Vorrichtung, welche ein Magnetfeld angibt.
HINTERGRUND
Hall-Effekt-Vorrichtungen sind Magnetfeldsensoren, die dafür eingerichtet sind, ein Magnetfeld auf der Grundlage des Hall-Effekts zu messen. Überdies können Hall-Effekt-Vorrichtungen für eine Vielzahl von Anwendungen in der Art von Näheschalt-, Positionsbestimmungs-, Geschwindigkeitserfassungs- und Strommessanwendungen verwendet werden.
Ein wesentlicher Nachteil von Hall-Effekt-Vorrichtungen (Hall-Platten oder Hall-Sensoren) ist jedoch ihre hohe Offsetspannung, d. h. die Ausgangsspannung an den Messkontakten bei Nichtvorhandensein einer Magnetfeldkomponente senkrecht zur Oberfläche des aktiven Hall-Gebiets der Hall-Effekt-Vorrichtung. Zum Offset tragen auch alle physikalischen Effekte bei, die eine Asymmetrie der Potentialverteilung des aktiven Hall-Gebiets hervorrufen. Mögliche Quellen umfassen piezoresistive Effekte, Geometriefehler, Temperaturgradienten, nicht lineare Materialeigenschaften usw. Zusätzlich können sich die verschiedenen Offsetquellen über die Lebensdauer der Hall-Effekt-Vorrichtung ändern.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen sehen eine Hall-Effekt-Vorrichtung vor, welche ein Magnetfeld angibt. Die Hall-Effekt-Vorrichtung weist ein aktives Hall-Gebiet in einem Halbleitersubstrat und mindestens vier Anschlussstrukturen auf, wobei jede Anschlussstruktur ein schaltbares Versorgungskontaktelement und ein Messkontaktelement aufweist, wobei jedes Versorgungskontaktelement ein Transistorelement mit einem ersten Transistoranschluss, einem zweiten Transistoranschluss und einem Steueranschluss aufweist, wobei der zweite Transistoranschluss das aktive Hall-Gebiet kontaktiert oder sich in das aktive Hall-Gebiet erstreckt und wobei die Messkontaktelemente im aktiven Hall-Gebiet und benachbart zu den schaltbaren Versorgungskontaktelementen angeordnet sind.
Überdies sehen Ausführungsformen ein Verfahren zum Herstellen einer Hall-Effekt-Vorrichtung vor, welche ein Magnetfeld angibt. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Bereitstellen eines aktiven Hall-Gebiets eines ersten Halbleitertyps, das in oder auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei das Substrat eine Isolationsanordnung zum Isolieren des Hall-Effekt-Gebiets vom Substrat oder anderen elektronischen Vorrichtungen im Substrat in lateraler Richtung und in Tiefenrichtung aufweist. Das Verfahren weist ferner folgenden Schritt auf: Bereitstellen von vier Versorgungskontaktelementen am aktiven Hall-Gebiet, wobei jedes Versorgungskontaktelement ein Transistorelement mit einem ersten Transistoranschluss, einem zweiten Transistoranschluss und einem Steueranschluss aufweist, wobei der zweite Transistoranschluss das aktive Hall-Gebiet kontaktiert oder sich in das aktive Hall-Gebiet erstreckt. Schließlich weist das Verfahren folgenden Schritt auf: Bereitstellen von mindestens vier Messkontaktelementen im aktiven Hall-Gebiet, wobei die Messkontaktelemente benachbart zu den schaltbaren Versorgungskontaktelementen angeordnet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier mit Bezug auf die anliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
1a eine schematische Draufsicht einer Hall-Effekt-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
1b eine schematische Draufsicht als Beispiel dienender Formen der aktiven Fläche einer Hall-Effekt-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
1c eine Prinzipdarstellung einer als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung zusammen mit einer zugehörigen Steuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die 1d(1)–1d(2) eine Prinzipdarstellung verschiedener Modi eines durch die zugehörige Steuerschaltung gesteuerten Kalibriervorgangs einer als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2a eine schematische Draufsicht einer als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2b eine schematische Schnittansicht einer als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3a eine schematische Draufsicht einer als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3b eine schematische Schnittansicht einer als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Hall-Effekt-Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bevor Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nachfolgend detailliert unter Verwendung der anliegenden Figuren beschrieben werden, sei bemerkt, dass gleiche Elemente oder Elemente mit der gleichen Funktionalität mit den gleichen oder gleichwertigen Bezugszahlen versehen werden und dass typischerweise auf eine wiederholte Beschreibung von Elementen, die mit den gleichen oder gleichwertigen Bezugszahlen versehen sind, verzichtet wird. Beschreibungen, die für Elemente gegeben werden, welche die gleichen oder gleichwertige Bezugszahlen haben, sind untereinander austauschbar.
In der folgenden Beschreibung werden mehrere Einzelheiten dargelegt, um eine gründlichere Erklärung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Durchschnittsfachleute werden jedoch verstehen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch ohne diese spezifischen Einzelheiten verwirklicht werden können. In anderen Fällen sind wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen in Form eines Blockdiagramms statt in Einzelheiten dargestellt, um es zu vermeiden, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unklar werden. In anderen Fällen sind wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen in schematischen Schnittansichten oder Draufsichten statt in Einzelheiten dargestellt, um es zu vermeiden, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unklar werden. Zusätzlich können Merkmale der verschiedenen nachstehend beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes spezifisch erwähnt wird.
Auf dem Gebiet der Hall-Effekt-Vorrichtungen (Hall-Sensoren) hängt die magnetische Empfindlichkeit einer Hall-Effekt-Vorrichtung (unter anderem) von der Geometrie der Messkontakte des aktiven Hall-Gebiets (Hall-Platte) ab. Messkontakte mit einer kleinen Abmessung (parallel zur Flussrichtung des Steuer- oder Vorstroms bzw. Biasing-Stroms durch das aktive Hall-Gebiet) stellen eine höhere magnetische Empfindlichkeit bereit als breite Hall-Signal-Messkontakte, die in einer Richtung parallel zum Steuer- oder Vorstrom durch das aktive Hall-Gebiet eine große Abmessung haben. Die jeweilige Geometrie der Messkontakte kann eine erhöhte Empfindlichkeit im Bereich von etwa 25% oder sogar darüber bewirken.
1a zeigt eine schematische Draufsicht einer Hall-Effekt-Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 umfasst ein aktives Hall Gebiet 10 in einem Halbleitersubstrat 20 und mindestens vier Anschlussstrukturen 30, 40, 50 und 60. Jede Anschlussstruktur 30, 40, 50 und 60 weist ein schaltbares Versorgungskontaktelement 32, 42, 52 oder 62 und ein Messkontaktelement 34, 44, 54, 64 auf. Überdies umfasst jedes schaltbare Versorgungskontaktelement 32, 42, 52, 62 ein Transistorelement mit einem ersten Transistoranschluss 32a, 42a, 52a, 62a, einem zweiten Transistoranschluss 32b, 42b, 52b, 62b und einem Steueranschluss 32c, 42c, 52c, 62c.
Wie in 1a dargestellt, kontaktieren die zweiten Transistoranschlüsse 32b, 42b, 52b, 62b das aktive Hall-Gebiet 10 oder erstrecken sich in das aktive Hall-Gebiet 10. Überdies sind die Messkontaktelemente 34, 44, 54, 64 im aktiven Hall-Gebiet 10 und benachbart zu den schaltbaren Versorgungskontaktelementen 32, 42, 52, 62 (oder angrenzend an diese) angeordnet.
Wie in 1a dargestellt ist, können die Messkontaktelemente 34, 44, 54, 64 überdies jeweils mit einer Verbindungsleitung (einem Leiter) 34-1, 44-1, 54-1, 64-1 verbunden sein. Der erste Transistoranschluss von jedem der vier Transistorelemente 32, 42, 52, 62 kann jeweils mit einer Verbindungsleitung (einem Leiter) 32-1, 42-1, 52-1, 62-1 verbunden sein. Überdies kann der Steueranschluss 32c, 42c, 52c, 62c jeweils mit einer Verbindungsleitung (einem Leiter) 32-2, 42-2, 52-2, 62-2 verbunden sein . Die Verbindungsleitungen 32-1, 42-1, 52-1, 62-1/32-2, 42-2, 52-2, 62-2/34-1, 44-1, 54-1, 64-1 können bereitgestellt sein, um die verschiedenen Kontaktelemente oder Anschlüsse der Hall-Effekt-Vorrichtung 100 mit einer Steuereinrichtung oder einer Multiplexerschaltung (in 1a nicht dargestellt) elektrisch zu verbinden oder zu koppeln.
Die Transistorelemente können entweder Bipolar-Sperrschichttransistoren oder Feldeffekttransistoren aufweisen. Alternativ kann zumindest eines der Transistorelemente einen Bipolar-Sperrschichttransistor aufweisen, wobei das restliche Transistorelement (die restlichen Transistorelemente) einen Feldeffekttransistor aufweisen kann (können). Alternativ kann mindestens eines der Transistorelemente einen Feldeffekttransistor aufweisen, wobei das restliche Transistorelement (die restlichen Transistorelemente) einen Bipolar-Sperrschichttransistor aufweisen kann (können).
Die mindestens vier Anschlussstrukturen 30, 40, 50, 60 bilden ein erstes Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 30, 50 und ein zweiter Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 40, 60. Eine erste (virtuelle) Verbindungslinie ”A” zwischen den entgegengesetzten Anschlussstrukturen 30, 50 des ersten Paars und eine zweite (virtuelle) Verbindungslinie ”B” zwischen den entgegengesetzten Anschlussstrukturen 40, 60 des zweiten Paars schneiden einander orthogonal in einem Mittelpunkt 12 des aktiven Hall-Gebiets 10.
Mit anderen Worten umfasst das erste Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 30, 50 ein erstes Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 und ein erstes Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 34, 54. Das zweite Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 40, 60 umfasst ein zweites Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 42, 62 und ein zweites Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44, 64.
Wie in 1a dargestellt ist, stehen die Anschlussstrukturen 30, 50 des ersten Paars entgegengesetzter Anschlussstrukturen einander jeweils in Bezug auf den Mittelpunkt 12 des aktiven Hall-Gebiets 10 gegenüber. Ferner stehen die Anschlussstrukturen 40, 60 des zweiten Paars entgegengesetzter Anschlussstrukturen einander jeweils in Bezug auf den Mittelpunkt 12 des aktiven Hall-Gebiets 10 gegenüber.
Mit anderen Worten sind das erste Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 30, 50 und das zweite Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 40, 60 in Bezug auf den Mittelpunkt 12 des aktiven Hall-Gebiets 10 rechtwinklig zueinander angeordnet.
Die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 kann einen plattenartigen aktiven Bereich 10 homogener Leitfähigkeit eines ersten Halbleitertyps (beispielsweise n-Typs) und vier schaltbare Versorgungskontaktelemente 32, 42, 52, 62 und vier Messkontaktelemente 34, 44, 54, 64, die in Paaren an der Grenze des aktiven Hall-Gebiets 10 angeordnet sind, aufweisen. Die Anschlussstrukturen sind in entgegengesetzte Paare von Kontaktelementen zum Vorspannen und andere zum Messen der Ausgangsspannung unterteilt.
Wie in 1a dargestellt ist, kann die als Beispiel dienende Hall-Effekt-Vorrichtung 100 ein aktives Hall-Gebiet 10 mit einer Begrenzungslinie in Form eines (regelmäßigen) Achtecks aufweisen.
1b zeigt eine Anzahl als Beispiel dienender aktiver Hall-Gebiete der Hall-Effekt-Vorrichtung 100 mit verschiedenen Begrenzungslinien und eine als Beispiel dienende Anordnung der schaltbaren Versorgungskontaktelemente und der Messkontaktelemente.
Wie in 1b dargestellt ist, kann eine grundlegende Implementation des aktiven Hall-Gebiets 10 der Hall-Effekt-Vorrichtung 100 eine Begrenzungslinie, beispielsweise in Form eines Quadrats (A), eines Achtecks (B), eines 4-armigen Kreuzes (griechisches Kreuz) (C) oder eines 8-armigen Kreuzes (D), aufweisen. Überdies kann die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 mehrere (oder mindestens drei) dreieckige aktive Untergebiete 10-1, 10-2, 10-3 (E) aufweisen, die das sich ergebende aktive Hall-Gebiet 10 bilden.
Wie in 1b dargestellt ist, umfasst die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 mit dem aktiven Hall-Gebiet 10 in Form eines Quadrats oder eines 4-armigen Kreuzes (griechisches Kreuz) die schaltbaren Versorgungskontaktelemente 32, 42, 52, 62 und die Messkontaktelemente 34, 44, 54, 64, wie vorstehend beschrieben wurde. Überdies kann die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 mit dem aktiven Hall-Gebiet 10 in Form eines Achtecks oder eines 8-armigen Kreuzes zusätzlich weitere schaltbare Versorgungskontaktelemente 32', 42', 52', 62' und weitere Messkontaktelemente 34', 44', 54', 64' aufweisen. Die (vorstehenden und nachstehenden) Erklärungen der schaltbaren Versorgungskontaktelemente 32, 42, 52, 62 und der Messkontaktelemente 34, 44, 54, 64 sind gleichermaßen auf die weiteren schaltbaren Versorgungskontaktelemente 32', 42', 52', 62' und die weiteren Messkontaktelemente 34', 44', 54', 64' anwendbar.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann das aktive Hall-Gebiet 10 eine Begrenzungslinie in Form eines n-seitigen regelmäßigen Polygons aufweisen, wobei n ein Vielfaches von vier ist (wobei n 4, 8, 16, ... ist). Überdies kann das aktive Hall-Gebiet 10 m Anschlussstrukturen aufweisen, wobei m ≤ n ist und m ein Vielfaches von vier ist (m ist 4, 8, 16, ... ist), wobei die Anschlussstrukturen auf entgegengesetzten Seiten des regelmäßigen Polygons angeordnet sein können.
Genauer gesagt, können die Anschlussstrukturen an einer zentrierten (mittleren) Position in Bezug auf einen Mittelpunkt der jeweiligen Seite des regelmäßigen Polygons angeordnet sein. Alternativ können die Anschlussstrukturen an entgegengesetzten Scheitelpunkten des regelmäßigen Polygons angeordnet sein.
Im Allgemeinen kann das aktive Hall-Gebiet 10 eine Begrenzungslinie in Form eines n-seitigen Polygons aufweisen (beispielsweise eines Dreiecks, eines Vierecks, eines Fünfecks, eines Sechsecks, eines Siebenecks, eines Achtecks, eines Neunecks, eines Zehnecks, eines Elfecks, eines Zwölfecks, eines Dreizehnecks oder eines Polygons höherer Ordnung), wobei n mindestens drei ist. Überdies kann das aktive Hall-Gebiet 10 m Anschlussstrukturen mit m ≤ n aufweisen, wobei die Anschlussstrukturen an Seiten oder Scheitelpunkten des Polygons angeordnet sein können.
Wie in 1b weiter dargestellt ist, kann die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 (mindestens) drei dreieckige aktive Untergebiete 10-1, 10-2, 10-3 aufweisen, die zusammen das resultierende aktive Hall-Gebiet 10 bilden können. Das erste aktive Untergebiet 10-1 kann schaltbare Versorgungskontaktelemente 32, 42, 52 und (jeweils zugeordnete) Messkontaktelemente 34, 44, 54 aufweisen. Das zweite aktive Untergebiet 10-2 kann schaltbare Versorgungskontaktelemente 32', 42', 52' und (jeweils zugeordnete) Messkontaktelemente 34', 44', 54' aufweisen. Das dritte aktive Untergebiet 10-3 kann schaltbare Versorgungskontaktelemente 32'', 42'', 52'' und (jeweils zugeordnete) Messkontaktelemente 34'', 44'', 54'' aufweisen.
Die schaltbaren Versorgungskontaktelemente 32, 42, 52/32', 42', 52'/32'', 42'', 52'' und die Messkontaktelemente 34, 44, 54/34', 44', 54'/34'', 44'', 54'' der aktiven Untergebiete 10-1, 10-2, 10-3 werden derart selektiv miteinander verbunden (beispielsweise durch eine Steuervorrichtung), dass sie die resultierende aktive Hall-Vorrichtung 10 bilden oder bereitstellen.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann das aktive Hall-Gebiet 10 eine Begrenzungslinie in Form eines n-armigen Kreuzes haben, wobei n ein Vielfaches von vier ist (wobei n 4, 8, 16, ... ist). Überdies kann das aktive Hall-Gebiet 10 m Anschlussstrukturen mit m ≤ n haben, wobei m ein Vielfaches von vier ist (m ist 4, 8, 16, ...), wobei m Anschlussstrukturen in entgegengesetzten Armen des n-armigen Kreuzes angeordnet sind.
Im Allgemeinen kann das aktive Hall-Gebiet 10 eine Begrenzungslinie in Form eines n-armigen Kreuzes haben, wobei n mindestens drei ist.
1c zeigt eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Hall-Effekt-Vorrichtung 100, welche ferner eine Steuerschaltung 80, beispielsweise eine Mikrosteuereinrichtung und/oder einen Multiplexer, aufweist, die über die Verbindungsleitungen 32-1, 42-1, 52-1, 62-1/32-2, 42-2, 52-2, 62-2/34-1, 44-1, 54-1, 64-1 elektrisch mit den Anschlussstrukturen 30, 40, 50, 60 der Hall-Effekt-Vorrichtung verbunden oder gekoppelt ist.
Wie in 1c dargestellt ist, ist die Kopplung der Verbindungsleitungen 32-1, 42-1, 52-1, 62-1/32-2, 42-2, 52-2, 62-2/34-1, 44-1, 54-1, 64-1 durch zweiköpfige Pfeile zum Angeben einer Option einer unidirektionalen und/oder bidirektionalen Kommunikation über mindestens eine Verbindungsleitung oder alle Verbindungsleitungen angegeben. Demgemäß kann die Steuerschaltung 80 dafür ausgelegt sein, ein Steuer- oder Einprägesignal an mindestens eine der Verbindungsleitungen oder an jede Verbindungsleitung auszugeben, und sie ist ferner dafür ausgelegt, ein Mess- oder Erfassungssignal von mindestens einigen der Verbindungsleitungen oder von jeder Verbindungsleitung zu empfangen. Überdies kann die Steuerschaltung 80 ein Ausgangssignal S_OUT ausgeben, das beispielsweise ein Näheschaltsignal, ein Positionsbestimmungssignal, ein Geschwindigkeitserkennungssignal und/oder ein Strommesssignal auf der Grundlage mindestens eines vom aktiven Gebiet 10 der Hall-Effekt-Vorrichtung 100 empfangenen Messsignals angibt. Das empfangene Messsignal kann beispielsweise durch die Steuerschaltung oder eine andere Verarbeitungsschaltung (in 1c nicht dargestellt) verarbeitet oder gerendert werden, um das Ausgangssignal S_OUT bereitzustellen.
Die Steuerschaltung 80 kann auch dafür ausgelegt sein, verschiedene Phasen eines Spinning-Current-Betriebs (über die Verbindungsleitungen) an die Anschlussstrukturen 30, 40, 50, 60 im aktiven Hall-Gebiet 10 anzuwenden.
Der so genannte Spinning-Current-Betrieb wird verwendet, um den Offset in der Hall-Effekt-Vorrichtung dynamisch zu verringern. Genauer gesagt, betrifft die Grundidee des Spinning-Current-Verfahrens das Messen der Ausgangsspannung der Mehrkontakt-Hall-Platte für verschiedene Richtungen des Vorstroms. Das Mitteln des Ausgangssignals über eine volle Schaltperiode von 360° trennt die (räumlich periodische) Offsetspannung von der Hall-Spannung.
Genauer gesagt, besteht der Spinning-Current-Betrieb aus einem kontinuierlich zyklischen Drehen der Richtung des Vorstroms und demgemäß der Messrichtung zum Erkennen der Hall-Spannung im aktiven Hall-Gebiet mit einer bestimmten und synchronen Änderung der Strom- und Messrichtung um 360°/m für eine Hall-Effekt-Vorrichtung 100 mit m Anschlussstrukturen, wobei m ein Vielfaches von vier ist (wobei m 4, 8, 16, ... ist), beispielsweise um 90° (beispielsweise für ein quadratisches oder 4-armiges aktives Gebiet mit vier Anschlussstrukturen) oder beispielsweise um 45° (beispielsweise für ein achteckiges oder 8-armiges aktives Gebiet mit acht Anschlussstrukturen) usw. und aus dem Mitteln aller Messsignale über eine volle Schaltperiode von 360°.
Die Steuerschaltung 80 kann dafür ausgelegt sein, eines der Paare entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente selektiv einzuschalten, um einen Vorstrom, beispielsweise einen Steuer-, Betriebs- oder Einprägestrom, in einer vorgegebenen Stromrichtung durch das aktive Hall-Gebiet 10 zu leiten und die restlichen Versorgungskontaktelemente während jeder der verschiedenen Phasen des Spinning-Current-Betriebs selektiv auszuschalten.
Die Steuerschaltung 80 kann ferner dafür ausgelegt sein, ein Hall-Signal zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente zu messen, die orthogonal zum Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente angeordnet sind, welche den Steuer- oder Vorstrom gegenwärtig dem aktiven Hall-Gebiet 10 zuführen.
Die Steuerschaltung 80 kann ferner dafür ausgelegt sein, eine erste bis m-te (beispielsweise vierte) Phase, d. h. m Phasen, des Spinning-Current-Betriebs den Anschlussstrukturen am aktiven Hall-Gebiet 10 zuzuführen und die Steuer- oder Vorstromrichtung durch das aktive Hall-Gebiet 10 zyklisch zu drehen (beispielsweise kontinuierlich) und die Messrichtung zum Erfassen einer Hall-Spannung U_HALL an den Paaren von Messkontaktelementen zyklisch zu drehen (beispielsweise kontinuierlich).
Demgemäß werden in einer als Beispiel dienenden ersten Spinning-Current-Phase (mit einer Drehung im Uhrzeigersinn in Bezug auf 1c) die entgegengesetzten Versorgungskontaktelemente 32 und 52 selektiv eingeschaltet, um einen Vorstrom I_BIAS in einer ersten Stromrichtung zuzuführen (vom zweiten Anschluss 32b des ersten Transistorelements 32 zum zweiten Anschluss 52b des dritten Transistorelements 52). Die restlichen Versorgungskontaktelemente (Transistorelemente) 42, 62 werden eingeschaltet. Überdies wird ein Hall-Signal oder eine Hall-Spannung U_HALL zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44 und 64 gemessen, die orthogonal zum Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 angeordnet sind, welche dem aktiven Hall-Gebiet 10 den Vorstrom gegenwärtig in der ersten Vorstromrichtung zuführen.
In einer als Beispiel dienenden zweiten Spinning-Current-Phase werden die entgegengesetzten Versorgungskontaktelemente 62 und 42 selektiv eingeschaltet, um einen Vorstrom I_BIAS in einer zweiten Stromrichtung zuzuführen (vom zweiten Anschluss 62b des vierten Transistorelements 62 zum zweiten Anschluss 42b des zweiten Transistorelements 42). Die restlichen Versorgungskontaktelemente (Transistorelemente) 32 und 52 werden ausgeschaltet. Überdies wird ein Hall-Signal U_HALL (d. h. eine Hall-Spannung) zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 34 und 54 gemessen, die orthogonal zum Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 62, 42 angeordnet sind, welche dem aktiven Hall-Gebiet 10 gegenwärtig den Vorstrom in der zweiten Vorstromrichtung zuführen.
Demgemäß werden in einer als Beispiel dienenden dritten Spinning-Current-Phase die entgegengesetzten Versorgungskontaktelemente 52 und 32 selektiv eingeschaltet, um einen Vorstrom I_BIAS in einer ersten Stromrichtung zuzuführen (vom zweiten Anschluss 52b des dritten Transistorelements 52 zum zweiten Anschluss 32b des ersten Transistorelements 32). Die restlichen Versorgungskontaktelemente (Transistorelemente) 42, 62 werden ausgeschaltet. Überdies wird ein Hall-Signal U_HALL zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44 und 64 gemessen, die orthogonal zum Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 52, 32 angeordnet sind, welche dem aktiven Hall-Gebiet 10 gegenwärtig den Vorstrom in der dritten Vorstromrichtung zuführen.
In einer als Beispiel dienenden vierten Spinning-Current-Phase werden die entgegengesetzten Versorgungskontaktelemente 42 und 62 selektiv eingeschaltet, um einen Vorstrom in einer zweiten Stromrichtung zuzuführen (vom zweiten Anschluss 42b des zweiten Transistorelements 42 zum zweiten Anschluss 62b des vierten Transistorelements 62). Die restlichen Versorgungskontaktelemente (Transistorelemente) 32 und 52 werden ausgeschaltet. Überdies wird ein Hall-Signal (eine Hall-Spannung) zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 34 und 54 gemessen, die orthogonal zum Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 42, 62 angeordnet sind, welche dem aktiven Hall-Gebiet 10 gegenwärtig den Vorstrom in der vierten Vorstromrichtung zuführen.
Der vorstehend beschriebene Vier-Phasen-Spinning-Current-Betrieb ist gleichermaßen auf Beispiele von Hall-Effekt-Vorrichtungen anwendbar, die beispielsweise m Anschlussstrukturen haben (wobei m 4, 8, 16, ... ist), wobei die Spinning-Current-Phasen dann zyklisch um 360°/m (90°, 45°, 22,5° usw.) gedreht werden, um das Ausgangssignal über eine ganze Schaltperiode von 360° zu mitteln.
Überdies sind die vorstehend beschriebenen verschiedenen Phasen eines Spinning-Current-Betriebs gleichermaßen auf einen m-Phasen-Spinning-Current-Betrieb in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in Bezug auf 1c anwendbar.
Überdies kann die Steuerschaltung 80 aus 1c auch dafür ausgelegt sein, die Modi eines Kompensationsvorgangs in der Art einer Spinning-Current-Kompensation auf die Anschlussstrukturen des aktiven Hall-Gebiets 10 mit den drei dreieckigen aktiven Untergebieten 10-1, 10-2, 10-3 anzuwenden, wie in 1b (E) dargestellt ist. Die schaltbaren Versorgungskontaktelemente 32, 42, 52/32', 42', 52'/32'', 42'', 52'' und die Messkontaktelemente 34, 44, 54/34, 44', 54'/34'', 44'', 54'' der aktiven Untergebiete 10-1, 10-2, 10-3 sind in einer solchen Weise selektiv miteinander verbindbar (beispielsweise durch die Steuervorrichtung 80), dass die verschiedenen Phasen des Kompensationsvorgangs ausgeführt werden.
Die Steuerschaltung 80 aus 1c kann alternativ oder zusätzlich dafür ausgelegt werden, mindestens einen Modus eines Kalibriervorgangs auf die Anschlussstrukturen 30, 40, 50, 60 am aktiven Hall-Gebiet 10 anzuwenden.
Die 1d(1)–1d(2) zeigen eine Prinzipdarstellung verschiedener Modi eines von der zugehörigen Steuerschaltung (in den 1d(1)–1d(2) nicht dargestellt) gesteuerten Kalibriervorgangs einer als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zum Erleichtern der Erklärung der verschiedenen Modi eines Kalibriervorgangs sind in den 1d(1)–1d(2) nur die aktiv verwendeten Kontaktelemente, d. h. die Kontaktelemente, die durch die Steuerschaltung während der jeweiligen Kalibriervorgänge gesteuert und erfasst werden, beschrieben. Die restlichen (nicht verwendeten) Kontaktelemente sind mit ”deaktiviert” angegeben.
Um eine genaue Erfassung und Bewertung der Magnetfelder durch die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 zu erreichen, kann eine Einstellung oder Kalibrierung der Hall-Effekt-Vorrichtung 100 erforderlich sein. Als Teil einer solchen Kalibrierung kann ein vorgegebenes Magnetfeld auf das aktive Gebiet der Hall-Effekt-Vorrichtung angewendet werden, und der Sensoroffset wird anhand verschiedener Sensorausgangswerte berechnet, wenn das Magnetfeld angelegt ist, beispielsweise mit unterschiedlichen Magnetfeldstärken und/oder bei einem nicht vorhandenen Magnetfeld. Auf der Grundlage der sich ergebenden Änderung der Messsignale, beispielsweise der sich ergebenden Hall-Spannungen, die durch die unterschiedlichen Magnetfelder im aktiven Hall-Gebiet 10 hervorgerufen werden, kann die tatsächliche Empfindlichkeit der Hall-Effekt-Vorrichtung 100 bestimmt werden und dann zum Korrigieren der Messergebnisse verwendet werden.
In einem ersten Modus des Kalibriervorgangs (Kalibriermodus 1), wie in 1d(1) dargestellt ist, ist die Steuerschaltung (in 1d(1) nicht dargestellt) dafür ausgelegt, einen Vorstrom I_BIAS zwischen dem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 zuzuführen oder einzuprägen und ein Messsignal U_MEAS zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44, 64 zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 und das Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44, 64 in Bezug auf den Mittelpunkt 12 des aktiven Hall-Gebiets 10 rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Überdies ist die Steuerschaltung dafür ausgelegt, die Richtung des Vorstroms zwischen dem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 wiederholt umzukehren (beispielsweise zu zerhacken oder zu schalten) und die verschiedenen Messsignale U_MEAS auf der Grundlage und unter Berücksichtigung der verschiedenen (beispielsweise entgegengesetzten) Richtungen des Vorstroms I_BIAS zu messen.
In einem zweiten Modus eines Kalibriervorgangs (Kalibriermodus 2), wie in 1d(1) dargestellt ist, ist die Steuerschaltung dafür ausgelegt, den Vorstrom I_BIAS zwischen dem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 zuzuführen und die Messsignale U_MEAS zwischen dem weiteren Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 42, 62 zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 und das weitere Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 42, 62 in Bezug auf den Mittelpunkt 12 des aktiven Hall-Gebiets 10 rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Die Steuerschaltung ist ferner dafür ausgelegt, die Richtung des Vorstroms zwischen dem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 wiederholt umzukehren und die sich ergebenden Messsignale U_MEAS auf der Grundlage der verschiedenen Richtungen des Vorstroms I_BIAS zu messen.
In einem dritten Modus eines Kalibriervorgangs (Kalibriermodus 3), wie in 1d(1) dargestellt ist, ist die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt, den Vorstrom I_BIAS zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44, 64 zuzuführen und das Messsignal U_MEAS zwischen dem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 64, 44 und das Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente 32, 52 in Bezug auf den Mittelpunkt 12 des aktiven Hall-Gebiets 10 rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Die Steuerschaltung ist ferner dafür ausgelegt, die Richtung des Vorstroms I_BIAS zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44, 64 wiederholt umzukehren und die sich ergebenden Messsignale auf der Grundlage der verschiedenen Richtungen des Vorstroms I_BIAS zu messen.
In einem vierten Modus eines Kalibriervorgangs (Kalibriermodus 4), wie in 1d(2) dargestellt ist, ist die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt, den Vorstrom I_BIAS zwischen einem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 34, 54 zuzuführen und das Messsignal U_MEAS zwischen einem weiteren Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44, 64 zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 34, 54 und das weitere Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44, 64 in Bezug auf den Mittelpunkt 10 des aktiven Hall-Gebiets rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Im Kalibriermodus 4 ist die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt, die Richtung des Vorstroms I_BIAS zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 34, 54 wiederholt umzukehren und die sich ergebenden Messsignale U_MEAS zwischen dem weiteren Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente 44, 64 auf der Grundlage der verschiedenen Richtungen des Vorstroms zu messen.
In einem fünften Modus eines Kalibriervorgangs (Kalibriermodus 5), wie in 1d(2) dargestellt ist, ist die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt, den Vorstrom I_BIAS zwischen einem Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 30, 50 zuzuführen und das Messsignal U_MEAS zwischen einem weiteren Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 40, 60 zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 30, 50 und das weitere Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 40, 60 in Bezug auf den Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Genauer gesagt, ist die Steuerschaltung im fünften Kalibriermodus dafür ausgelegt, den Vorstrom I_BIAS gleichzeitig dem Versorgungskontaktelement 32 und (parallel) dem Messkontaktelement 34 der ersten Anschlussstruktur 30 zuzuführen und den Vorstrom I_BIAS parallel am Versorgungskontaktelement 52 und am Messkontaktelement 54 der dritten Anschlussstruktur 50 zu empfangen. Zusätzlich werden die sich ergebenden Messsignale U_MEAS zwischen der zweiten Anschlussstruktur 40 (mit dem Versorgungskontaktelement 42 und parallel dem Messkontaktelement 44) und der vierten Anschlussstruktur 60 (mit dem Versorgungskontaktelement 62 und parallel dem Messkontaktelement 64) gemessen.
Überdies ist die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt, die Richtung des Vorstroms I_BIAS zwischen dem Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen 30 und 50 wiederholt umzukehren.
Die verschiedenen Konfigurationen, wie sie in den Kalibriermodi 1 bis 5 aus den 1d(1)–1d(2) dargestellt sind, können gleichermaßen auf andere komplementäre Paare der symmetrisch angeordneten Kontaktelemente angewendet werden. Demgemäß kann die Richtung des Vorstroms alternativ oder zusätzlich durch die Steuerschaltung um +/–90° geändert werden, um den ersten bis fünften Modus eines Kalibriervorgangs auf andere Paare symmetrisch angeordneter Kontaktelemente anzuwenden, die beispielsweise gegenüber den Kalibrierkonfigurationen aus den 1d(1)–1d(2) um +/–90° versetzt sind.
Überdies kann die Steuerschaltung 80 aus den 1d(1)–1d(2) dafür ausgelegt sein, mindestens einen Modus eines Kalibriervorgangs in der Art einer Spinning-Current-Kompensation auf die Anschlussstrukturen des aktiven Hall-Gebiets 10 mit den drei dreieckigen aktiven Untergebieten 10-1, 10-2, 10-3, wie in 1b dargestellt ist, anzuwenden. Die schaltbaren Versorgungskontaktelemente 32, 42, 52/32', 42', 52'/32'', 42'', 52'' und die Messkontaktelemente 34, 44, 54/34', 44', 54'/34'', 44'', 54'' der aktiven Untergebiete 10-1, 10-2, 10-3 sind in einer solchen Weise selektiv zwischenverbindbar (beispielsweise durch die Steuervorrichtung 80), dass der Kalibriervorgang ausgeführt werden kann. In den verschiedenen Kalibriermodi kann die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt werden, die Richtung des Vorstroms I_BIAS durch eines oder mehrere der aktiven Untergebiete 10-1, 10-2, 10-3 wiederholt umzukehren.
Während eines Kalibriervorgangs können mehrere Permutationen der (beispielsweise symmetrischen) Verbindung zwischen den schaltbaren Versorgungskontaktelementen (den Einprägekontakten) 32, 42, 52/32', 42', 52'/32'', 42'', 52'' und den zugeordneten Messkontaktelementen (den Messkontakten) 34, 44, 54/34', 44', 54'/34'', 44'', 54'' selektiv ausgeführt werden. Auf der Grundlage der verschiedenen Messergebnisse während der verschiedenen Kalibriermodi kann eine genaue Kalibrierung der Hall-Effekt-Vorrichtung 10 durch mindestens ein (von verschiedenen) statistisches oder mathematisches Auswerteverfahren unter Verwendung der Messergebnisse erreicht werden.
2a zeigt eine schematische Draufsicht einer als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung 100, wobei die Transistorelemente 32, 42, 52, 62 jeweils einen Bipolar-Sperrschichttransistor aufweisen. Falls das aktive Hall-Gebiet 10 eine n-Leitfähigkeit aufweist, sind die Bipolar-Sperrschichttransistoren 32, 42, 52, 62 npn-Bipolartransistoren (npn-Schalter). Wie in 2a dargestellt ist, gibt die gestrichelte Linie die zweiten Anschlüsse 32b, 42b, 52b, 62b der Transistorelemente 32, 42, 52, 62 an, welche das aktive Hall-Gebiet 10 kontaktieren oder sich in das aktive Hall-Gebiet 10 erstrecken. Demgemäß ist in einem eingeschalteten Zustand des jeweiligen Transistorelements 32, 42, 52, 62 der erste Transistoranschluss 32-1, 42-1, 52-1, 62-1 jeweils Teil des aktiven Hall-Gebiets 10. Demgemäß kombiniert jede Anschlussstruktur 30, 40, 50, 60 am aktiven Hall-Gebiet oder an der Hall-Platte 10 ein breites schaltbares Versorgungskontaktelement 32, 42, 52, 62 und ein kleines Messkontaktelement 34, 44, 54, 64.
Während einer Phase eines Spinning-Current-Betriebs (siehe oben) wird, wenn ein Vorstrom I_BIAS durch das aktive Hall-Gebiet 10 eingeprägt wird, der Vorstrom I_BIAS durch einen Halbleiterschalter, beispielsweise in Form eines Bipolar-Sperrschichttransistors, wie in 2a dargestellt ist, freigegeben. Wenn das Hall-Signal (die Hall-Spannung) an der jeweiligen Anschlussstruktur 30, 40, 50, 60 gemessen wird, wird das benachbarte breite Versorgungskontaktelement (der Einprägekontakt) deaktiviert (ausgeschaltet), und es arbeitet nur das ”kleine” Messkontaktelement. Demgemäß werden das aktive Hall-Gebiet, Teile der Schaltelemente in Form der schaltbaren Versorgungskontaktelemente und die Messkontaktelemente im Halbleitermaterial der Hall-Effekt-Vorrichtung (Hall-Sensor-Vorrichtung) 100 kombiniert.
Mit anderen Worten werden in einer ersten Implementation die Vorstrom-Versorgungsanschlüsse (die schaltbaren Versorgungskontaktelemente) durch einen Bipolar-Sperrschichttransistor betätigt, d. h. der Einprägekontakt wird durch den npn-Transistor in einem Betriebsmodus eingeschaltet, um den Vorstrom zuzuführen. Andernfalls wird der Einprägekontakt durch den npn-Transistor ausgeschaltet, wobei der benachbarte Messkontakt aktiv ist, um die Hall-Spannung zu messen. Die Bipolar-Sperrschichttransistoren 32, 42, 52, 62 können durch einen Steuerstrom über die Steuerschaltung oder einen Multiplexer (in 2a nicht dargestellt) ausgelöst werden, um einen Spinning-Current-Betrieb oder einen Kalibriervorgang auf die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 anzuwenden.
2b zeigt eine schematische Schnittansicht der als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung entlang der Symmetrielinie ”A”.
Wie in der Schnittansicht aus 2b dargestellt ist, ist eine n-Epitaxieschicht 114 auf einem Substrat 110, beispielsweise einem p-Substrat, ausgebildet. Zwischen dem Substrat und der n-Epitaxieschicht ist eine vergrabene n-Schicht 112, beispielsweise eine vergrabene n⁺-Schicht, angeordnet. Die schaltbaren Versorgungskontaktelemente 32 und 52 sind durch npn-Transistoren (Bipolar-Sperrschichttransistoren) mit einem ersten Transistoranschluss 32a, 52a, einem zweiten Transistoranschluss 32b, 52b und einem Steueranschluss (Basis) 32c, 52c implementiert. Überdies sind die Verbindungsleitungen 32-1, 32-2, 34-4 des schaltbaren Versorgungskontaktelements 32 und die Verbindungsleitungen 52-1, 52-2, 54-1 des schaltbaren Versorgungskontaktelements 52 dargestellt.
Wie in 2b dargestellt ist, kontaktieren die zweiten Transistoranschlüsse 32b, 52b das aktive Hall-Gebiet (oder die Hall-Wanne) 10 oder erstrecken sich in das aktive Hall-Gebiet 10. Überdies sind die Messkontaktelemente 34, 54 im aktiven Hall-Gebiet 10 und benachbart zu den Transistorelementen 32, 52 angeordnet. Überdies kann die n-Epitaxieschicht 114 zumindest teilweise von einer Isolationsschicht 118 bedeckt sein.
In 2b umfasst die p-Isolationsschicht 116 Kontaktelemente 116-1, 116-2 zum Anlegen einer Vorspannung bzw. Biasing-Spannung an die p-Isolationsschicht 116.
Überdies umfasst die n-Epitaxieschicht 114 Kontaktelemente 114-1, 114-2 zum Bereitstellen einer Vorspannung für die n-Epitaxieschicht 114 zum Bereitstellen einer elektrischen Isolation des aktiven Hall-Gebiets 10 von der restlichen n-Epitaxieschicht 114 in lateraler Richtung und in Tiefenrichtung.
Überdies zeigt 2b Substratkontakte 110-1, 110-2 in Form isolierter Durchgangslöcher von der Oberfläche der Epitaxieschicht 114 zum Substrat 110. Die leitenden Durchgangslöcher 110-1, 110-1 können vom Material der n-Epitaxieschicht 114 und der n-Schicht 112 durch ein Isolationsmaterial, das den leitenden Kern umgibt, isoliert sein. Wie in 2b dargestellt ist, ist eine Metall-1-Schicht 120 über der Oberfläche der Isolationsschicht 118 angegeben, wobei die Metall-1-Schicht (oder weitere Metallschichten) eine Verdrahtung für die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 bereitstellen kann.
Die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 aus 2b ist in der n-Epitaxieschicht 114 ausgebildet. Mit anderen Worten ist das aktive Hall-Gebiet 10 in Form einer n-Wanne in oder auf der n-Epitaxieschicht 114 ausgebildet, wobei die n-Epitaxieschicht 114 (n-Epi-Schicht) eine Isolationsanordnung 116 (p-Iso-Schicht) zum Isolieren des aktiven Hall-Gebiets 10 in lateraler Richtung und in Tiefenrichtung von der n-Epitaxieschicht 114, dem Substrat 110 und/oder anderen elektronischen Vorrichtungen im Substrat 110 oder in der n-Epitaxieschicht 114 aufweist.
In Bezug auf die vorstehend beschriebene Hall-Effekt-Vorrichtung 100 sei bemerkt, dass auch komplementäre Leitfähigkeitstypen in der Art eines p-leitenden aktiven Hall-Gebiets 10 und der pnp-Transistoren 32, 42, 52, 62 usw. gleichermaßen auf das erfindungsgemäße Konzept anwendbar sind.
3a zeigt eine schematische Draufsicht einer als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung 100, wobei die Transistorelemente 32, 42, 52, 62 jeweils Feldeffekttransistoren in der Art von CMOS-Transistoren aufweisen. Falls das aktive Hall-Gebiet 10 eine n-Leitfähigkeit aufweist, sind die Feldeffekttransistoren 32, 42, 52, 62 n-Kanal-Feldeffekttransistoren. Wie in 3a dargestellt ist, gibt die gestrichelte Linie die zweiten Anschlüsse 32b, 42b, 52b, 62b der Transistorelemente 32, 42, 52, 62 an, welche das aktive Hall-Gebiet 10 kontaktieren oder sich in das aktive Hall-Gebiet 10 erstrecken. Demgemäß ist der zweite Transistoranschluss 32b, 42b, 52b, 62b in einem eingeschalteten Zustand des jeweiligen Transistorelements 32, 42, 52, 62 jeweils Teil des aktiven Hall-Gebiets 10. Demgemäß kombiniert jede Anschlussstruktur 30, 40, 50, 60 am aktiven Hall-Gebiet 10 ein breites schaltbares Versorgungskontaktelement 32, 42, 52, 62 und ein kleines Messkontaktelement 34, 44, 54, 64.
Während einer Phase eines Spinning-Current-Betriebs (siehe oben) wird, wenn ein Vorstrom I_BIAS durch das aktive Hall-Gebiet 10 eingeprägt wird, der Vorstrom I_BIAS durch einen Halbleiterschalter, beispielsweise in Form eines in 3a dargestellten Feldeffekttransistors, aktiviert. Wenn das Hall-Signal U_HALL an der jeweiligen Anschlussstruktur 30, 40, 50, 60 gemessen wird, wird das benachbarte breite Versorgungskontaktelement (der Einprägekontakt) deaktiviert (ausgeschaltet), und es arbeitet nur das ”kleine” Messkontaktelement. Demgemäß sind das aktive Hall-Gebiet, zumindest Teile der Schaltelemente in Form der schaltbaren Versorgungskontaktelemente und die Messkontaktelemente im Halbleitermaterial der Hall-Effekt-Vorrichtung kombiniert.
Mit anderen Worten werden bei einer zweiten Implementation die Vorstrom-Versorgungsanschlüsse (die schaltbaren Versorgungskontaktelemente) durch einen Feldeffekttransistor betätigt, d. h. der Einprägekontakt wird durch den CMOS-Transistor in einem Betriebsmodus zum Zuführen des Vorstroms eingeschaltet. Andernfalls wird der Einprägekontakt durch den CMOS-Transistor ausgeschaltet, wobei der benachbarte Messkontakt zum Messen der Hall-Spannung aktiv ist. Die Feldeffekttransistoren 32, 42, 52, 62 können durch einen Steuerstrom über eine Steuerschaltung oder einen Multiplexer (in 3a nicht dargestellt) ausgelöst werden, um einen Spinning-Current-Betrieb oder einen Kalibriervorgang auf die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 anzuwenden.
Mit Bezug auf die vorstehend beschriebene Hall-Effekt-Vorrichtung 100 sei bemerkt, dass auch komplementäre Leitfähigkeitstypen in der Art eines p-leitenden aktiven Hall-Gebiets 10 und von p-Kanal-Feldeffekttransistoren 32, 42, 52, 62 usw. gleichermaßen auf das erfindungsgemäße Konzept anwendbar sind.
3b zeigt eine schematische Schnittansicht der als Beispiel dienenden Hall-Effekt-Vorrichtung entlang der Symmetrielinie ”A”.
Wie in der Schnittansicht aus 3b dargestellt ist, sind die schaltbaren Versorgungskontaktelemente 32 und 52 durch CMOS-Transistoren (Feldeffekttransistoren) mit einem ersten Transistoranschluss 32a, 52a, einem zweiten Transistoranschluss 32b, 52b und einem Steueranschluss (Gate) 32c, 52c implementiert. Überdies sind die Verbindungsleitungen 32-1, 32-2, 34-4 des schaltbaren Versorgungskontaktelements 32 und die Verbindungsleitungen 52-1, 52-2, 54-1 des schaltbaren Versorgungskontaktelements 52 dargestellt. Die zweiten Transistoranschlüsse 32b, 52b kontaktieren das aktive Hall-Gebiet 10 oder erstrecken sich in das aktive Hall-Gebiet 10. Überdies sind die Messkontaktelemente 34, 54 im aktiven Hall-Gebiet 10 und benachbart zu den Transistorelementen 32, 52 angeordnet.
Die weiteren in 3b dargestellten Elemente können die gleiche Struktur und die gleiche Funktionalität haben wie die jeweiligen in 2b dargestellten Elemente. Demgemäß ist die vorstehend für die Elemente in 2b bereitgestellte Beschreibung gleichermaßen auf die weiteren Elemente in 3b, welche die gleichen Bezugszahlen haben, anwendbar.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zum Herstellen einer ein Magnetfeld angebenden Hall-Effekt-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Bei 402 wird ein aktives Hall-Gebiet eines ersten Halbleitertyps, das in oder auf einem Substrat ausgebildet ist, bereitgestellt, wobei das Substrat eine Isolationsanordnung zum Isolieren des Hall-Effekt-Gebiets vom Substrat oder anderen elektronischen Vorrichtungen im Substrat in lateraler Richtung und in Tiefenrichtung aufweist. Bei 404 werden vier Versorgungskontaktelemente am aktiven Hall-Gebiet bereitgestellt, wobei jedes Versorgungskontaktelement ein Transistorelement mit einem ersten Transistoranschluss, einem zweiten Transistoranschluss und einem Steueranschluss aufweist, wobei der zweite Transistoranschluss das aktive Hall-Gebiet kontaktiert oder sich in das aktive Hall-Gebiet erstreckt. Überdies werden bei 404 mindestens vier Messkontaktelemente im aktiven Hall-Gebiet bereitgestellt, wobei die Messkontaktelemente benachbart zu den schaltbaren Versorgungskontaktelementen angeordnet werden.
Wenn die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zusammengefasst werden, wird klar, dass die magnetische Empfindlichkeit eines Hall-Effekt-Elements von der Geometrie der Messkontakte des aktiven Hall-Gebiets abhängt. Kleine Messkontakte ergeben eine höhere magnetische Empfindlichkeit als breite Kontakte, und der Effekt vergrößert die Empfindlichkeit in einem Bereich von etwa 25%. Wenn ein rechteckiges aktives Hall-Gebiet entwickelt wird, können diese Messkontakte für Wiederholbarkeits-, Widerstands-, Prozessanforderungen und die magnetische Empfindlichkeit optimiert werden.
Um den Empfindlichkeitsverlust zu verringern und ein Gleichgewicht mit einem niedrigen Offset und geringen Schwankungen bereitzustellen, kombiniert die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 in jedem Anschluss des aktiven Hall-Gebiets 10 einen (verhältnismäßig) breiten Einprägekontakt und einen (verhältnismäßig) kleinen Messkontakt. Wenn ein Vorstrom erzwungen wird, wird der Strom durch einen Halbleiterschalter 32, 42, 52, 62, beispielsweise einen CMOS-Transistor oder einen Bipolartransistor, aktiviert. Wenn die Hall-Spannung U_HALL gemessen wird, wird der benachbarte breite Einprägekontakt deaktiviert, und es arbeitet nur der kleine Messkontakt. Die Hall-Platte 10, die Messelemente 34, 44, 54, 64 und die Schaltelemente 32, 42, 52, 62 sind in der Hall-Sensorvorrichtung 100 kombiniert.
In einem ersten Betriebsmodus der Hall-Effekt-Vorrichtung 100 wird der jeweilige Einprägekontakt durch den npn-Transistor eingeschaltet, und andernfalls ist der Messkontakt aktiv. Der npn-Transistor wird durch den Einprägestrom durch Multiplexierung (beispielsweise zum Bereitstellen eines Spinning-Current-Modus) ausgelöst.
In einem zweiten Betriebsmodus der Hall-Effekt-Vorrichtung 100 werden die jeweiligen Einprägekontakte durch den CMOS-Transistor eingeschaltet, und andernfalls ist der Messkontakt aktiv. Der CMOS-Transistor wird durch den Einprägestrom durch Multiplexieren (beispielsweise zum Bereitstellen eines Spinning-Current-Modus) ausgelöst. Die sich ergebende Hall-Effekt-Vorrichtung 100 verwirklicht eine flächenoptimierte Implementation der betriebenen Messkontakte 34, 44, 54, 64 und Einprägekontakte 32, 42, 52, 62.
Die Hall-Effekt-Vorrichtung 100 erreicht eine hohe Empfindlichkeit und stellt ein Gleichgewicht mit einem niedrigen Offset und geringen Schwankungen bereit.
In der vorliegenden Anmeldung sollte eine elektrische Kopplung zwischen zwei Anschlüssen als eine direkte niederohmige Kopplung oder eine indirekte Kopplung mit einem oder mehreren dazwischen angeordneten Elementen verstanden werden, so dass ein Signal an einem zweiten Knoten abhängig von einem Signal an einem ersten Knoten ist, der mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist. Zwischen zwei gekoppelten Anschlüssen kann ein weiteres Element eingekoppelt sein, was jedoch nicht notwendigerweise der Fall ist, so dass zwei Anschlüsse, die miteinander gekoppelt sind, auch direkt miteinander verbunden sein können (beispielsweise durch eine Niederimpedanzverbindung in der Art eines Drahts oder einer Leiterbahn).
Ferner ist gemäß der vorliegenden Anmeldung ein erster Anschluss direkt mit einem zweiten Anschluss verbunden, falls ein Signal am zweiten Anschluss gleich einem Signal am ersten Anschluss ist, wobei parasitäre Effekte oder kleinere Verluste infolge von Leiterwiderständen nicht berücksichtigt werden. Mit anderen Worten sind zwei Anschlüsse, die direkt miteinander verbunden sind, typischerweise durch Leiterbahnen oder Drähte ohne zusätzliche Elemente dazwischen miteinander verbunden.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Anmeldung ein erster Anschluss eines Transistors ein Source-Anschluss oder ein Emitter-Anschluss des Transistors sein oder ein Drain-Anschluss oder ein Kollektor-Anschluss des Transistors sein. Ein zweiter Anschluss des Transistors kann ein Drain-Anschluss oder ein Kollektor-Anschluss des Transistors sein oder ein Source-Anschluss oder ein Emitter-Anschluss des Transistors sein. Ein Steueranschluss des Transistors kann ein Gate-Anschluss oder ein Basisanschluss des Transistors sein. Daher kann ein schaltbarer Weg eines Transistors ein Drain-Source-Weg eines Feldeffekttransistors oder ein Emitter-Kollektor-Weg eines Bipolar-Sperrschichttransistors sein. Ein Haupttransistorstrom wird typischerweise vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss des Transistors oder umgekehrt geleitet.
Ferner sind zwei Knoten oder Anschlüsse elektrisch gekoppelt, falls ein Kopplungsweg (beispielsweise ein schaltbarer Weg eines Transistors) zwischen den beiden gekoppelten Knoten oder Anschlüssen in einem Niederimpedanzzustand ist, und sie sind elektrisch entkoppelt, falls der Kopplungsweg in einem Hochimpedanzzustand ist.
Die hier beschriebenen Verfahren können durch beliebige Merkmale und Funktionalitäten ergänzt werden, die hier mit Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, und sie können unter Verwendung der Hardwarekomponenten der Vorrichtung implementiert werden.
Wenngleich einige Aspekte in Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einer Steuereinrichtung beschrieben wurden, ist klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog stellen in Zusammenhang mit einem Verfahrensschritt beschriebene Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder Steuereinrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch eine Hardwarevorrichtung (oder unter Verwendung von dieser), beispielsweise in der Art eines Mikroprozessors, eines programmierbaren Computers oder einer elektronischen Schaltung, ausgeführt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.
Abhängig von bestimmten Implementationsanforderungen, können Ausführungsformen der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementation kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Diskette, einer DVD, einer Blu-Ray-Scheibe, einer CD, eines ROMs, eines PROMs, eines EPROMs, eines EEPROMs oder eines FLASH-Speichers mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuersignalen, die mit einem programmierbaren Computersystem zusammenarbeiten (oder damit zusammenarbeiten können), ausgeführt werden, so dass das jeweilige Verfahren ausgeführt wird. Daher kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Einige Ausführungsformen gemäß der Erfindung weisen einen Datenträger mit elektronisch lesbaren Steuersignalen auf, die mit einem programmierbaren Computersystem zusammenarbeiten können, so dass eines der hier beschriebenen Verfahren ausgeführt wird.
Im Allgemeinen können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert werden, wobei der Programmcode eines der Verfahren ausführen kann, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. Der Programmcode kann beispielsweise auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsformen umfassen das Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens daher ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist daher ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Ausführen von einem der hier beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das aufgezeichnete Medium sind typischerweise gegenständlich und/oder nicht vergänglich.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, welche das Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann beispielsweise dafür ausgelegt sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, übertragen zu werden.
Eine weitere Ausführungsform umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder eine programmierbare Logikvorrichtung, die dafür ausgelegt oder eingerichtet ist, eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen.
Eine weitere Ausführungsform umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren installiert ist.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die oder das dafür ausgelegt ist, (beispielsweise elektronisch oder optisch) ein Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, eine mobile Vorrichtung, eine Speichervorrichtung oder dergleichen sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Dateiserver zum Übertragen des Computerprogramms zum Empfänger aufweisen.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann eine programmierbare Logikvorrichtung (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gate-Array) verwendet werden, um einige oder alle Funktionalitäten der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann ein feldprogrammierbares Gate-Array mit einem Mikroprozessor zusammenarbeiten, um eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Im Allgemeinen werden die Verfahren vorzugsweise durch eine Hardwarevorrichtung ausgeführt.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sollen lediglich die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung erläutern. Es sei bemerkt, dass Modifikationen und Abänderungen der hier beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten für andere Fachleute offensichtlich sein werden. Es ist daher vorgesehen, dass eine Einschränkung nur durch den Schutzumfang der anliegenden Patentansprüche und nicht durch die zur Beschreibung und Erklärung der hier vorgestellten Ausführungsformen dargelegten spezifischen Einzelheiten gegeben ist.
Wenngleich sich jeder Anspruch nur auf einen einzigen Anspruch zurück bezieht, deckt die Offenbarung auch jede erdenkliche Kombination von Ansprüchen ab.

Claims

Hall-Effekt-Vorrichtung, welche aufweist: ein aktives Hall-Gebiet in einem Halbleitersubstrat und mindestens vier Anschlussstrukturen, wobei jede Anschlussstruktur ein schaltbares Versorgungskontaktelement und ein Messkontaktelement aufweist, wobei jedes Versorgungskontaktelement ein Transistorelement mit einem ersten Transistoranschluss, einem zweiten Transistoranschluss und einem Steueranschluss aufweist, wobei der zweite Transistoranschluss das aktive Hall-Gebiet kontaktiert oder sich in das aktive Hall-Gebiet erstreckt und wobei die Messkontaktelemente im aktiven Hall-Gebiet und benachbart zu den schaltbaren Versorgungskontaktelementen angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens vier Anschlussstrukturen ein erstes Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen und ein zweites Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen bilden und wobei eine erste Verbindungslinie zwischen den entgegengesetzten Anschlussstrukturen des ersten Paars und eine zweite Verbindungslinie zwischen den entgegengesetzten Anschlussstrukturen des zweiten Paars einander in einem Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets orthogonal schneiden.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen ein erstes Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente und ein erstes Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente aufweist und wobei das zweite Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen ein zweites Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente und ein zweites Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente aufweist.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anschlussstrukturen des ersten Paars entgegengesetzter Anschlussstrukturen einander jeweils in Bezug auf den Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets gegenüberstehen und wobei die Anschlussstrukturen des zweiten Paars entgegengesetzter Anschlussstrukturen einander jeweils in Bezug auf den Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets gegenüberstehen.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das erste Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen und das zweite Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen jeweils in Bezug auf den Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das aktive Hall-Gebiet eine Begrenzungslinie in Form eines n-seitigen Polygons hat, wobei n mindestens drei ist.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das aktive Hall-Gebiet eine Begrenzungslinie in Form eines n-seitigen regelmäßigen Polygons hat, wobei n 4 oder ein Vielfaches von 4 ist.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das aktive Hall-Gebiet n Anschlussstrukturen aufweist, wobei die Anschlussstrukturen auf entgegengesetzten Seiten des regelmäßigen Polygons angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Anschlussstrukturen an einer zentrierten Position in Bezug auf einen Mittelpunkt der jeweiligen Seite des regelmäßigen Polygons angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das aktive Hall-Gebiet n Anschlussstrukturen aufweist, wobei die n Anschlussstrukturen an entgegengesetzten Scheitelpunkten des regelmäßigen Polygons angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das aktive Hall-Gebiet eine Begrenzungslinie in Form eines n-armigen Kreuzes hat, wobei n mindestens drei ist.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das aktive Hall-Gebiet eine Begrenzungslinie in Form eines n-armigen Kreuzes hat, wobei n 4 oder ein Vielfaches von 4 ist.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das aktive Hall-Gebiet n Anschlussstrukturen aufweist, wobei die n Anschlussstrukturen in entgegengesetzten Armen des n-armigen Kreuzes angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, welche ferner aufweist: eine Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs der Hall-Effekt-Vorrichtung.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, verschiedene Phasen eines Spinning-Current-Betriebs auf die Anschlussstrukturen am aktiven Hall-Gebiet anzuwenden.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, eines der Paare entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente selektiv einzuschalten, um einen Vorstrom in einer vorgegebenen Stromrichtung durch das aktive Hall-Gebiet zu leiten, und die restlichen Versorgungskontaktelemente während jeder der verschiedenen Phasen eines Spinning-Current-Betriebs selektiv auszuschalten.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Steuerschaltung ferner dafür ausgelegt ist, ein Hall-Signal zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente, die orthogonal zum Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente angeordnet sind, welche gegenwärtig den Vorstrom dem aktiven Hall-Gebiet zuführen, zu messen.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, eine erste bis vierte Phase des Spinning-Current-Betriebs auf die Anschlussstrukturen am aktiven Hall-Gebiet anzuwenden und die Vorstromrichtung durch das aktive Hall-Gebiet kontinuierlich zyklisch zu drehen und die Messrichtung zum Erfassen einer Hall-Spannung an den Paaren von Messkontaktelementen kontinuierlich zyklisch zu drehen.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, mindestens einen Modus eines Kalibriervorgangs auf die Anschlussstrukturen am aktiven Hall-Gebiet anzuwenden.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei in einem ersten Modus des Kalibriervorgangs die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, einen Vorstrom zwischen einem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente zuzuführen und ein Messsignal zwischen einem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente und das Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente in Bezug auf den Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, die Richtung des Vorstroms zwischen dem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente wiederholt umzukehren.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei in einem Modus des Kalibriervorgangs die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, einen Vorstrom zwischen einem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente zuzuführen und ein Messsignal zwischen einem weiteren Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente und das weitere Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente in Bezug auf den Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, die Richtung des Vorstroms zwischen dem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente wiederholt umzukehren.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei in einem Modus des Kalibriervorgangs die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, einen Vorstrom zwischen einem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente zuzuführen und ein Messsignal zwischen einem Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente und das Paar entgegengesetzter Versorgungskontaktelemente in Bezug auf den Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, die Richtung des Vorstroms zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente wiederholt umzukehren.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei in einem Modus des Kalibriervorgangs die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, einen Vorstrom zwischen einem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente zuzuführen und ein Messsignal zwischen einem weiteren Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente und das weitere Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente in Bezug auf den Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, die Richtung des Vorstroms zwischen dem Paar entgegengesetzter Messkontaktelemente wiederholt umzukehren.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, wobei in einem Modus des Kalibriervorgangs die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, einen Vorstrom zwischen einem Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen zuzuführen und ein Messsignal zwischen einem weiteren Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen zu messen, wobei das Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen und das weitere Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen in Bezug auf den Mittelpunkt des aktiven Hall-Gebiets rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, den Vorstrom zwischen einer ersten Anschlussstruktur und einer dritten Anschlussstruktur entgegengesetzt zur ersten Anschlussstruktur zuzuführen, wobei der Vorstrom in das Versorgungskontaktelement und das Messkontaktelement der ersten Anschlussstruktur eingegeben wird und durch das Versorgungskontaktelement und das Messkontaktelement der dritten Anschlussstruktur ausgegeben wird.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, wobei die Steuerschaltung dafür ausgelegt ist, die Richtung des Vorstroms zwischen dem Paar entgegengesetzter Anschlussstrukturen wiederholt umzukehren.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei das Transistorelement ein Bipolar-Sperrschichttransistor oder ein Feldeffekttransistor ist.
Hall-Effekt-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, wobei das aktive Hall-Gebiet drei dreieckige aktive Untergebiete aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Hall-Effekt-Vorrichtung, welche ein Magnetfeld angibt, welches folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines aktiven Hall-Gebiets eines ersten Halbleitertyps, das in oder auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei das Substrat eine Isolationsanordnung zum Isolieren des Hall-Effekt-Gebiets vom Substrat oder anderen elektronischen Vorrichtungen im Substrat in lateraler Richtung und in Tiefenrichtung aufweist, Bereitstellen von vier Versorgungskontaktelementen am aktiven Hall-Gebiet, wobei jedes Versorgungskontaktelement ein Transistorelement mit einem ersten Transistoranschluss, einem zweiten Transistoranschluss und einem Steueranschluss aufweist, wobei der zweite Transistoranschluss das aktive Hall-Gebiet kontaktiert oder sich in das aktive Hall-Gebiet erstreckt, und Bereitstellen von mindestens vier Messkontaktelementen im aktiven Hall-Gebiet, wobei die Messkontaktelemente benachbart zu den schaltbaren Versorgungskontaktelementen angeordnet werden.