DE102018118028B3 - Method for operating vertical Hall sensor plates with increased sensitivity based on a p-substrate - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine vertikale Hall-Platte mit einem p-dotiertem Substrat (p-sub), einer n-dotierten Wanne (NW) und fünf höher n-dotierten Gebieten (n+) längs einer Linie in der Reihenfolge ihrer Nummerierung und zugehörigen fünf Kontakten (K1 bis K5), die diese Gebiete kontaktieren. Die Kontakte K1, K3 und K5, die zur Stromeinspeisung bzw. Stromentnahme dienen, weisen eine größere Kontaktfläche auf als die Kontakte K2 und K3, die zur Messung der Hall-Spannung dienen.The invention relates to a vertical Hall plate having a p-type substrate (p-sub), an n-type well (NW) and five higher n-type regions (n +) along a line in the order of their numbering and associated five contacts (K1 to K5) contacting these areas. The contacts K1, K3 and K5, which serve for current supply or current consumption, have a larger contact area than the contacts K2 and K3, which serve to measure the Hall voltage.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Betrieb vertikaler Hall-Sensor-Platten mit erhöhter Empfindlichkeit.The invention is directed to a method of operating vertical Hall sensor plates with increased sensitivity.

Allgemeine EinleitungGeneral introduction

Für die Detektion von magnetischen Feldern parallel zur Chipoberfläche (also in X- und Y-Richtung) werden vertikale Hallsensoren benötigt. Gut bekannt sind Lösungen mit 5 Anschlüssen, die aber schlecht für einen Spinning-Betrieb geeignet sind. Außerdem ist die Empfindlichkeit vergleichsweise geringer als die Empfindlichkeit von lateralen Hall-Platten, die zur Detektion von Feldern in Z-Richtung, der Normalen zur Oberfläche des Halbleitersubstrats (p-sub), dienen. Aus den 5-Anschluß-Varianten wurden auch solche mit 3 Anschlüssen abgeleitet, die jedoch dann nur in mehrfacher Ausfertigung mit entsprechender Anordnung und Verschaltung sinnvoll eingesetzt werden können, auch im Spinning-Betrieb. Die Empfindlichkeit ist jedoch immer noch relativ gering. Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, die Empfindlichkeit auch von lateralen Hall-Platten zu verbessern.For the detection of magnetic fields parallel to the chip surface (ie in the X and Y direction) vertical Hall sensors are needed. Well known are solutions with 5 connections, but are poorly suited for a spinning operation. In addition, the sensitivity is comparatively lower than the sensitivity of lateral Hall plates, which are used to detect fields in the Z direction, the normal to the surface of the semiconductor substrate ( p-sub ), serve. From the 5-port variants, those with 3 connections were derived, but then can only be used meaningfully in multiple copies with appropriate arrangement and interconnection, even in spinning mode. However, the sensitivity is still relatively low. Furthermore, it is an object of the invention to improve the sensitivity of lateral Hall plates.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Betrieb vertikaler Hall-Sensor-Platten bekannt.Various devices and methods for operating vertical Hall sensor plates are known in the prior art.

Aus der DE 10 2012 201 727 A1 ist eine Hall-Platte bekannt.From the DE 10 2012 201 727 A1 is a hall plate known.

Aus der US 2014 / 0 070 795 A1 ist ein Hall-Sensor-System bekannt.From the US 2014/0 070 795 A1 is a Hall sensor system known.

Aus der US 2017 / 0 030 983 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Hall-Sensors bekannt.From the US 2017/0 030 983 A1 For example, a method for operating a Hall sensor is known.

Aus der Schrift Sander, C.; Paul, O., Cornils, M.; Vecchi, M. C. „Sensitivitätsoptimierung von vertikalen Hallsensoren mit drei Kontakten“ Konferenz: Mikrosystemtechnik 2013 - Von Bauelementen zu Systemen 14.10.2013 - 16.10.2013 in Aachen, Deutschland, Tagungsband: Mikrosystemtechnik 2013, VDE Verlag sind Methoden zur Sensitivitätssteigerung bekannt.From the Scriptures Sander, C .; Paul, O., Cornils, M .; Vecchi, MC "Sensitivity optimization of vertical Hall sensors with three contacts" Conference: Microsystems Technology 2013 - From Components to Systems 14.10.2013 - 16.10.2013 in Aachen, Germany, conference proceedings: Microsystems Technology 2013 , VDE Verlag are known methods for increasing sensitivity.

Ebenso sind Methoden zur Sensitivitätssteigerung aus der Schrift Ch. Schott, J.-M. Waser. R.SPopovic. „Single-chip 3-D silicon Hall sensor“ Sensors and Actuators A: Physical, Volume 82, Issues 1-3, 15 May 2000, Pages 167-173 bekannt.Likewise, methods for increasing the sensitivity of the font Ch. Schott, J.-M. Waser. R.SPopovic. "Single-chip 3-D silicon Hall sensor" Sensors and Actuators A: Physical, Volume 82, Issues 1-3, 15 May 2000, Pages 167-173 known.

Aus der US 5 572 058 A ist ein Hall-Sensor für die Messung magnetischer Felder parallel zu einer epitaktischen Schicht bekannt.From the US 5 572 058 A For example, a Hall sensor is known for measuring magnetic fields parallel to an epitaxial layer.

Aus der US 6 278 271 B1 ist ein Sensor für die dreidimensionale Erfassung magnetischer Felder bekannt.From the US Pat. No. 6,278,271 B1 a sensor for the three-dimensional detection of magnetic fields is known.

Der Stand der Technik wird weiter mit Hilfe der Figuren beschrieben. Hall-Elemente werden vereinheitlicht als Hall-Platten bezeichnet, auch wenn sie eine Zusammenschaltung mehrerer Hall-Platten sind.

  • 1: In der 1 ist der typische Stand der Technik für eine vertikale Hall-Platte mit beispielhaft 5 Anschlüssen (K1 bis K5) schematisch vereinfacht dargestellt. Die Darstellung erfolgt in Aufsicht ( 1a) und im Querschnitt (1b). Die dort dargestellte Form einer Hall-Platte ist die bislang am häufigsten benutzte Grundstruktur eines vertikalen Hallsensors. Die Hall-Platte besteht aus einer n-Wanne (NW), die in ein p-dotiertes Substrat (p-sub) eingebracht ist. Jeder der Kontakte (K1 bis K5) besteht aus einem hoch n-dotierten Bereich (n+), der mittels einer Metallisierung (schwarz, ohne Bezugszeichen) elektrisch kontaktiert wird. Alternativ kann die Hall-Platte auch aus einer umgekehrten Kombination von Dotierungen hergestellt werden. Die Hall-Platte besteht dann aus einer p-Wanne (PW), die in ein n-dotiertes Substrat (n-sub) eingebracht ist. Jeder der Kontakte (K1 bis K5) besteht aus einem hoch p-dotierten Bereich (p+), der mittels einer Metallisierung (schwarz, ohne Bezugszeichen (in 8) elektrisch kontaktiert wird. Zum Betrieb dieser Hall-Platte sind die äußeren beiden Anschlüsse miteinander zu verbinden (Anschluss (D)), damit sind dann wie bei einer lateralen Hall-Platte 4 Anschlüsse vorhanden. Dabei erfolgt die Speisung in einem ersten möglichen Betriebszustand an den Anschlüssen A und C, während das Hall-Spannungssignal an den anderen beiden Anschlüssen, also B und D, abgenommen werden kann. In einem zweiten möglichen Betriebszustand erfolgt die Speisung an den Anschlüssen B und D, während das Hall-Spannungssignal an den anderen beiden Anschlüssen, nun also A und C, abgenommen werden kann. Besonders nachteilig bei dieser Anordnung ist die Asymmetrie dieser Hall-Platte, was einen Spinning-Betrieb praktisch unmöglich macht. Außerdem ist die Empfindlichkeit relativ gering. Mit vier dieser Hall-Platten und entsprechender quasi paralleler Verschaltung kann zwar eine voll symmetrische Hall-Platte erzeugt werden, aber dies geht zu Lasten der der Empfindlichkeit, denn ein gleichbleibendes Hall-Spannungssignal erfordert hierbei den vierfachen Betriebsstrom der Hall-Platte.
  • 2: In der 2 ist eine vertikale Hall-Platte mit 3 Anschlüssen dargestellt. Dies Form einer vertikalen Hall-Platte war die erste integrierte Form für einen vertikalen Hallsensor. Wird dabei ein Hall-Platten-Element der 2 als Einzel-Hall-Element benutzt, so ergibt sich dem Aufbau des Sensorelements entsprechend nur ein Single-Ended-Hall-Spannungssignal. Um differentielle Signale zu erhalten, werden mehrere einzelne Hall-Platten entsprechend verschaltet, wie beispielsweise aus der DE 10 150 950 C1 bekannt, bei der zwei Hall-Platten parallel betrieben werden. Man erhält ein differentielles Signal, kann aber wegen der verbleibenden Asymmetrie der Anordnung damit keinen Spinning-Betrieb durchführen. Eine Verschaltung von vier Hall-Platten als Ring wie in Hadi Heidari et. al., „Analysis and Modeling of Four-Folded Vertical Hall Devices in Current Domain“, 2014 10th Conference on Ph. D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME) oder in C. Sander, M.C. Vecchi, M. Cornils, O. Paul, „Ultra-Low Offset Vertical HallSensor in CMOS Technology“, Procedia Engineering, Volume 87, 2014 , pp. 732-735 dargestellt, führt zu einer symmetrischen Anordnung und ermöglicht somit auch den Spinning-Betrieb zur Offsetkompensation. Nachteilig ist hier die immer noch relativ geringe Empfindlichkeit, wenngleich sie gegenüber einer einzelnen Hall-Platte quasi schon verdoppelt ist. In C. Sander, M. Cornils, M.C. Vecchi, O. Paul, „Sensitivitätsoptimierung von vertikalen Hallsensoren mit drei Kontakten“, MikroSystem-Technik Kongress 2013, wurde ein Weg aufgezeigt, wie die Empfindlichkeit von vertikalen Hallsensoren mit 3 Anschlüssen stark verbessert werden kann. Hier ist es jedoch nachteilig, dass mit diesen Hall-Platten kein Spinning-Betrieb mehr durchführbar ist.
  • 3a, b, c: In 3a ist eine klassische laterale asymmetrische Hall-Platte dargestellt. Wegen des größeren Verhältnisses von Breite zu Länge ergibt sich eine höhere Empfindlichkeit der Hall-Platte gegenüber einer quadratischen oder gar längeren Ausführung. Durch die Asymmetrie ist aber dieser Plattentyp nicht im Spinning-Betrieb betreibbar und somit zum Zeitpunkt der Anmeldung dieser Offenlegung nach Kenntnis der Autoren auch weniger gebräuchlich. In den 3b und 3c sind aktuell gebräuchliche laterale Hall-Platten dargestellt. Sie besitzen jeweils vier verbreiterte gleich große Anschlüsse und sind voll symmetrisch aufgebaut, somit auch tauglich für einen Spinning-Betrieb. Nachteilig ist jedoch eine geringere Empfindlichkeit gegenüber den klassischen asymmetrischen Hall-Platten, da die verbreiterten Kontakte auch als Fühlkontakte verwendet werden (müssen) und dabei einen Teil des Hall-Signals kurzschließen. Aus der DE 10 2016 110 611 A1 , der DE 10 2016 110 612 A1 und der DE 10 2016 110 613 A1 sind Verfahren zur Modifikation der Kontaktbreite in Abhängigkeit von der Funktion (Stromeinspeisung oder Entnahme auf der einerseits gegenüber Hall-Spannungserfassung andererseits) bekannt.
The prior art will be further described with the aid of the figures. Hall elements are unified as Hall plates, even though they are an interconnection of multiple Hall plates.
  • 1 : In the 1 is the typical prior art for a vertical Hall plate with exemplary 5 connections ( K1 to K5 ) shown schematically simplified. The representation takes place in supervision ( 1a) and in cross-section ( 1b) , The form of a Hall plate shown there is the most commonly used basic structure of a vertical Hall sensor. The Hall plate consists of an n-well ( northwest ), which are transformed into a p-doped substrate ( p-sub ) is introduced. Each of the contacts ( K1 to K5 ) consists of a highly n-doped region ( n + ), which is electrically contacted by means of a metallization (black, without reference numeral). Alternatively, the Hall plate can also be made from a reverse combination of dopants. The Hall plate then consists of a p-tub ( PW ), which are incorporated in an n-doped substrate ( n-sub ) is introduced. Each of the contacts ( K1 to K5 ) consists of a highly p-doped region ( p + ), which by means of a metallization (black, without reference (in 8th ) is contacted electrically. To operate this Hall plate, the outer two connections must be connected to each other (connection ( D )), so that's like a lateral Hall plate 4 Connections available. In this case, the supply takes place in a first possible operating state at the terminals A and C , while the Hall voltage signal at the other two terminals, so B and D, can be removed. In a second possible operating state, the power is supplied to the terminals B and D , while the Hall voltage signal at the other two terminals, now A and C, can be removed. Particularly disadvantageous in this arrangement is the asymmetry of this Hall plate, which makes a spinning operation practically impossible. In addition, the sensitivity is relatively low. With four of these Hall plates and corresponding quasi-parallel interconnection Although a fully symmetric Hall plate can be generated, but this is at the expense of the sensitivity, because a constant Hall voltage signal in this case requires four times the operating current of the Hall plate.
  • 2 : In the 2 a vertical Hall plate with 3 connections is shown. This shape of a vertical Hall plate was the first integrated form for a vertical Hall sensor. Is doing a Hall plate element of 2 used as a single-Hall element, the structure of the sensor element results in accordance with only a single-ended Hall voltage signal. To obtain differential signals, several individual Hall plates are interconnected accordingly, such as from DE 10 150 950 C1 known, in which two Hall plates are operated in parallel. This gives a differential signal, but can not perform a spinning operation because of the remaining asymmetry of the arrangement. An interconnection of four Hall plates as a ring as in Hadi Heidari et. al., "Analysis and Modeling of Four-Folded Vertical Hall Devices in Current Domain", 2014 10th Conference on Ph. D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME) or in C. Sander, MC Vecchi, M. Cornils, O. Paul, "Ultra Low Offset Vertical Hall Sensor in CMOS Technology", Procedia Engineering, Volume 87, 2014 , pp. 732-735, leads to a symmetrical arrangement and thus also enables the spinning operation for offset compensation. The disadvantage here is still relatively low sensitivity, although it is almost doubled compared to a single Hall plate. In C , Sander, M. Cornils, MC Vecchi, O. Paul, "Sensitivity Optimization of Vertical Hall Sensors with Three Contacts", MicroSystem Technology Congress 2013 , a way was shown how the sensitivity of 3-port vertical Hall sensors can be greatly improved. Here, however, it is disadvantageous that with these Hall plates no spinning operation is feasible.
  • 3a, b . c : In 3a is a classic lateral asymmetric Hall plate shown. Because of the larger ratio of width to length results in a higher sensitivity of the Hall plate over a square or even longer version. Due to the asymmetry, however, this type of plate can not be operated in the spinning mode and thus, at the time of filing this disclosure, according to the knowledge of the authors, is also less common. In the 3b and 3c Currently used lateral Hall plates are shown. They each have four widened equal connections and are fully symmetrical, thus also suitable for a spinning operation. A disadvantage, however, is a lower sensitivity compared to the classical asymmetric Hall plates, since the widened contacts are also used as sensing contacts (must) while short-circuiting part of the Hall signal. From the DE 10 2016 110 611 A1 , of the DE 10 2016 110 612 A1 and the DE 10 2016 110 613 A1 are known methods for modifying the contact width as a function of the function (power supply or removal on the one hand to Hall voltage detection on the other hand).

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen die die obigen Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und weitere Vorteile aufweist.The invention is therefore based on the object to provide a solution which does not have the above disadvantages of the prior art and has further advantages.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1.

Lösung der AufgabeSolution of the task

In den 4a und 4b ist jeweils eine typische Ausführungsform der in der Erfindung verwendbaren, vorschlagsgemäßen vertikalen Hall-Platte dargestellt.In the 4a and 4b In each case, a typical embodiment of the usable in the invention, proposed vertical Hall plate is shown.

Die vorschlagsgemäße vertikale Hall-Platte ist abgeleitet aus einer vertikalen Hall-Platte mit fünf Anschlüssen (K1, K2, K3, K4, K5), die jedoch im Gegensatz zur Hall-Platte des Standes der Technik drei breitere Kontakte (K1, K3, K5) und zwei bevorzugt minimal breite Kontakte (K2, K4) aufweist. Die Anordnung der fünf Kontakte (K1, K2, K3, K4, K5), innerhalb der schmalen, streifenförmigen tiefen n-dotierten Wanne (NW) erfolgt entlang einer Linie (a-a') mit bevorzugt gleichen Abständen und der Folge große Kontaktfläche (K1) - kleine Kontaktfläche (K2) - große Kontaktfläche (K3) - kleine Kontaktfläche (K4) -große Kontaktfläche (K5), also bevorzugt kontaktflächenalternierend, längs einer gemeinsamen Anordungslinie (a-a').The proposed vertical Hall plate is derived from a vertical Hall plate with five terminals ( K1 . K2 . K3 . K4 . K5 ), which, however, unlike the prior art Hall plate, have three wider contacts ( K1 . K3 . K5 ) and two preferably minimally wide contacts ( K2 . K4 ) having. The arrangement of the five contacts ( K1 . K2 . K3 . K4 . K5 ), within the narrow, strip-shaped deep n-doped well ( northwest ) takes place along a line ( a - a ' ) with preferably equal distances and the consequence of a large contact area ( K1 ) - small contact area ( K2 ) - large contact area ( K3 ) - small contact area ( K4 ) -large contact area ( K5 ), so preferably contact surface alternating, along a common arrangement line ( a - a ' ).

Dabei dienen die breiteren Kontakte (K1, K3, K5) ausschließlich der Einspeisung des Betriebsstroms der Hall-Platte und der Entnahme dieses Betriebsstromes aus der Hall-Platte, die beiden minimal breiten Kontakte (K2, K4) werden zur Messung der Hall-Spannung (UH) verwendet, wenn die beiden benachbarten großen Kontakte der großen Kontakte (K1, K3, K5) eines solchen minimal breiten Kontakts der minimal breiten Kontakte (K2, K4) auf ein unterschiedliches Potenzial geschaltet sind. Die minimal breiten Kontakte (K2, K4) können zusätzlich zur Speisung hinzugezogen werden, wenn die beiden benachbarten großen Kontakte (K1, K3, K5) eines solchen minimal breiten Kontakts (K2, K4) auf ein gleiches Potenzial geschaltet sind. Die Verwendung von verbreiterten Speisekontakten (K1, K3, K5) und von minimal breiten Fühlanschlüssen (K2, K4) resultiert daraus, dass sich bei asymmetrischen lateralen Hall-Platten die Empfindlichkeit mit Verbreiterung der Speisekontakte bei minimierten Fühlkontakten erhöht. (Siehe auch C. Sander, M. Cornils, M.C. Vecchi, O. Paul, „Sensitivitätsoptimierung von vertikalen Hallsensoren mit drei Kontakten“, MikroSystemTechnik Kongress 2013 dargestellten und daraus resultierenden Erkenntnis für vertikale Hall-Platten.)The wider contacts ( K1 . K3 . K5 ) exclusively the feeding of the operating current of the Hall plate and the removal of this operating current from the Hall plate, the two minimally wide contacts ( K2 . K4 ) are used to measure the Hall voltage (U H ) when the two adjacent large contacts of the large contacts ( K1 . K3 . K5 ) of such a minimally wide contact of the minimally wide contacts ( K2 . K4 ) are switched to a different potential. The minimal wide contacts ( K2 . K4 ) can be used in addition to the feed if the two adjacent large contacts ( K1 . K3 . K5 ) of such a minimally wide contact ( K2 . K4 ) are switched to the same potential. The use of widened feeder contacts ( K1 . K3 . K5 ) and of minimally wide sensing connections ( K2 . K4 ) This results from the fact that with asymmetrical lateral Hall plates the sensitivity increases with widening of the supply contacts with minimized sensing contacts. (See also C. Sander, M. Cornils, MC Vecchi, O. Paul, "Sensitivity Optimization of Vertical Hall Sensors with Three Contacts", MicroSystemTechnik Congress 2013 shown and resulting knowledge for vertical Hall plates.)

Zur Bildung eines Hall-Sensors, der auch für einen Spinning-Betrieb zur effizienten Offsetreduktion geeignet ist, werden zwei dieser Hall-Platten (HP1, HP2) effektiv parallel liegend zu einem Ring verschaltet, so dass die Stromrichtungen in beiden Hall-Platten (HP1, HP2) die entgegengesetzte Orientierung haben, um ein differentielles Hall-Ausgangssignal an den Ausgangsklemmen (VH1, VH2) zu erzeugen. Eine derartige Zusammenschaltung ist in 5 dargestellt.To form a Hall sensor, which is also suitable for a spinning operation for efficient Offsetreduktion, two of these Hall plates ( HP1 . HP2 ) is effectively connected in parallel to form a ring, so that the current directions in both Hall plates ( HP1 . HP2 ) have the opposite orientation to produce a differential Hall output signal at the output terminals (V H1 , V H2 ). Such an interconnection is in 5 shown.

Der Spinning- oder Chopper-Takt ist mit Clk gekennzeichnet. Der dazu invertierte Chopper-Takt ist mit ClkB gekennzeichnet. Der Chopper-Takt, das Taktsignal (Clk), und der invertierte Chopper-Takt, das invertierte Taktsignal (ClkB), steuern die Schalter (S1 bis S8), wie dargestellt. Die Versorgung des Hall-Sensors mit einer Spannungs- oder Stromquelle erfolgt an den Klemmen GND und Vbias /Ibias. Bei Ansteuerung mit einem PWM-Chopper-Takt, dem Taktsignal (Clk), und einem dazu invertierten Chopper-Takt, dem invertierten Taktsignal (ClkB), realisiert diese einfache Anordnung ein Spinning mit zwei Zuständen für einen halben Umlauf. Ein voller Umlauf mit vier Zuständen erfordert darüber hinaus vier Taktzustände und mehr Schalter als in der 5 dargestellt.The spinning or chopper cycle is marked Clk. The inverted chopper clock is marked with ClkB. The chopper clock, the clock signal ( Clk ), and the inverted chopper clock, the inverted clock signal (CLKB) , control the switches ( S1 to S8 ), as shown. The Hall sensor is supplied with a voltage or current source at the terminals GND and V bias / I bias . When driven with a PWM chopper clock, the clock signal ( Clk ) and an inverted chopper clock, the inverted clock signal (CLKB) , this simple arrangement realizes two-state spinning for half a revolution. A full four-state orbit also requires four clock states and more switches than the 5 shown.

In dieser Anordnung ergibt sich mit den vorschlagsgemäßen Hall-Platten eine sehr viel höhere Empfindlichkeit des Hall-Sensors gegenüber herkömmlichen Anordnungen vertikaler Sensoren. Außerdem ist ein Spinning-Betrieb möglich.In this arrangement results with the proposed Hall plates a much higher sensitivity of the Hall sensor over conventional arrangements of vertical sensors. In addition, a spinning operation is possible.

laterale Hall-Plattelateral Hall plate

In den 6 und 7 sind zwei leicht unterschiedliche Ausführungen einer lateralen Hall-Platte zur Detektion der z-Komponente eines Magnetfeldes mit erhöhter Empfindlichkeit dargestellt. Im Gegensatz zu herkömmlichen bekannten Hall-Platten weisen sie acht statt vier Kontakte auf, wovon sechs Kontakte (K1, K3, K5, [K1],) [K3], [K5]) sehr breit und die anderen vier Kontakte (K2, K4, [K2], [K4]) minimal breit sind. Der Aufbau ist bzgl. der x- und y-Achse voll symmetrisch, die Orientierung der großen zu den kleinen Kontakten schließt einen Winkel von 45° ein. Der Aufbau weist eine erste n-dotierte Wanne (NW1) und eine zweite n-dotierte Wanne (NW2) auf. Zwischen zwei benachbarten großen Kontakten der großen Kontakte (K1, K3, K5, [K1], [K3], [K5]) innerhalb einer der n-Wannen (NW1, NW2) befindet immer ein kleiner Kontakt der kleinen Kontakte (K2, K4, [K2], [K4]) bzw. auch umgekehrt. In 7 wurde die effektiv wirksame Breite der Speisekontakte (K1, K3, K5, [K1],) [K3], [K5]) durch die Ausführung mit zwei nach innen gerichteten Schenkeln noch weiter erhöht, womit sich auch die (spannungsbezogene) Empfindlichkeit erhöht. Die großen Kontakte (K1, K3, K5, [K1], [K3], [K5]) werden also zur Minimierung der Kontaktwiderstände und zur Maximierung der Messstromeinspeisung bevorzugt nicht als linearer Strich, sondern geknickt, gefaltet oder gebogen ausgeführt, was das Messsignal wiederum erhöht.In the 6 and 7 Two slightly different embodiments of a lateral Hall plate for detecting the z-component of a magnetic field with increased sensitivity are shown. In contrast to conventional known Hall plates, they have eight instead of four contacts, of which six contacts ( K1 . K3 . K5 . [K1] ,) [K3], [K5]) very broad and the other four contacts ( K2 . K4 . [K2] . [K4] ) are minimal wide. The structure is fully symmetrical with respect to the x- and y-axis, the orientation of the large to the small contacts includes an angle of 45 °. The structure has a first n-doped well ( NW1 ) and a second n-doped well ( NW2 ) on. Between two adjacent large contacts of the large contacts ( K1 . K3 . K5 . [K1] . [K3] . [K5] ) within one of the n-wells ( NW1 . NW2 ) is always a small contact of the small contacts ( K2 . K4 . [K2] . [K4] ) or vice versa. In 7 the effective effective width of the supply contacts ( K1 . K3 . K5 . [K1] ,) [K3], [K5]) is further increased by the design with two inwardly directed legs, which also increases the (voltage-related) sensitivity. The big contacts ( K1 . K3 . K5 . [K1] . [K3] . [K5] ) are therefore not designed as a linear line, but kinked, folded or bent to minimize the contact resistance and to maximize the measurement current feed, which in turn increases the measurement signal.

Wie auch schon für die vertikalen Hall-Platten beschrieben, sind die breiten Kontakte (K1, K3, K5, [K1], [K3], [K5]) ausschließlich für die Speisung der Hall-Platte vorgesehen. Zum Betrieb der Hall-Platte werden jeweils zwei benachbarte große Kontakte einer n-Wanne (NW1, NW2) über die Schalter (S1, S4, S5, S7) zusammen geschaltet mit der Versorgung Vbias /Ibias bzw. Masse verbunden. Die Ansteuerung der Schalter wird mittels des Taktsignals (Clk) und des invertierten Taktsignals (ClkB) dabei so ausgelegt, dass kein Kurzschluss entsteht. Das differentielle Hall-Signal (VH1, VH2) wird an den beiden kleinen Kontakten abgenommen, die zu den jeweils beiden großen Kontakten mit unterschiedlichem Potenzial innerhalb einer n-Wanne benachbart sind und die durch entsprechende Schalter (S2, S3, S7, S6) selektiert werden. Die beiden kleinen Kontakte mit den benachbarten großen Kontakten innerhalb einer n-Wanne auf gleichem Potenzial können zusätzlich mit dem Speisepotenzial der großen benachbarten Kontakte durch entsprechende Schalter (S9, S8, S11, S12) verbunden werden.As already described for the vertical Hall plates, the wide contacts ( K1 . K3 . K5 . [K1] . [K3] . [K5] ) intended exclusively for feeding the Hall plate. For operation of the Hall plate in each case two adjacent large contacts of an n-well ( NW1 . NW2 ) via the switches ( S1 . S4 . S5 . S7 ) connected together with the supply V bias / I bias or ground connected. The activation of the switches is effected by means of the clock signal ( Clk ) and the inverted clock signal (CLKB) designed so that no short circuit occurs. The differential Hall signal (V H1 , V H2 ) is taken from the two small contacts which are adjacent to each of the two large contacts with different potential within an n-well and by appropriate switches ( S2 . S3 . S7 . S6 ) are selected. The two small contacts with the adjacent large contacts within an n-well at the same potential can be additionally connected to the supply potential of the large adjacent contacts by appropriate switches ( S9 . S8 . S11 . S12 ) get connected.

In den 6 und 7 ist der Spinning- oder Chopper-Takt mit Clk bzw. ClkB (für den invertierten Takt) gekennzeichnet und steuert die Schalter (S1 bis S12) entsprechend. Die Versorgung des Hall-Sensors mit einer Spannungs- oder Stromquelle erfolgt an der Klemme Vbias /Ibias bezüglich des Masse Anschlusses. Diese hier dargestellte einfache Anordnung realisiert ein Spinning mit zwei Zuständen für einen halben Umlauf. Ein voller Umlauf mit vier Zuständen erfordert dafür auch vier Taktzustände und weitere Schalter.In the 6 and 7 the spinning or chopper clock is marked with Clk or ClkB (for the inverted clock) and controls the switches ( S1 to S12 ) corresponding. The Hall sensor is supplied with a voltage or current source at the terminal V bias / I bias with respect to the ground connection. This simple arrangement shown here realizes two-state spinning for half a turn. A full four-state orbit also requires four clock states and more switches.

In dieser Anordnung ergibt sich mit dieser Hall-Platte eine sehr viel höhere Empfindlichkeit des resultierenden Hall-Sensors gegenüber herkömmlichen bekannten symmetrischen lateralen Hall-Platten. Außerdem ist ein Spinning-Betrieb möglich. In this arrangement, with this Hall plate results in a much higher sensitivity of the resulting Hall sensor over conventional known symmetrical lateral Hall plates. In addition, a spinning operation is possible.

Kern des VorschlagsCore of the proposal

Der Vorschlag betrifft somit eine typischerweise längs gestreckte Hall-Platte. Die Längsstreckung kann dabei auch längs einer gebogenen oder geknickten Linie (L) erfolgen. Die 6 und 7 stellen hierzu (nicht beanspruchte) Beispiele dar. In der Grundform des Vorschlags handelt es sich aber um eine gerade Längsstreckung, wie in 4 beispielhaft dargestellt. Die Hall-Platte wird bevorzugt in einem CMOS-Prozess in einem P-Substrat (p-sub) gefertigt. Sie umfasst dann das p-dotierte Substrat (p-sub), eine n-dotierte Wanne (NW) und mindestens fünf höher n-dotierte Gebiete (n+), die der Herstellung der Kontakte dienen. Sie umfasst somit zumindest ein erstes höher n-dotiertes Gebiet (n+), ein zweites höher n-dotiertes Gebiet (n+), ein drittes höher n-dotiertes Gebiet (n+), ein viertes höher n-dotiertes Gebiet (n+) und ein fünftes höher n-dotiertes Gebiet (n+). Werden weitere Kontakte als die im folgenden vorgesehenen Kontakte vorgesehen, so muss die Anzahl der höher n-dotierten Gebiete entsprechend erhöht werden. Die Hall-Platte weist einen ersten Kontakt (K1), einen zweiten Kontakt (K2), einen dritten Kontakt (K3), einen vierten Kontakt (K4) und einen fünften Kontakt (K5) auf. Dabei kontaktiert der erste Kontakt (K1) das erste höher n-dotierte Gebiet (n+), der zweite Kontakt (K2) das zweite höher n-dotierte Gebiet (n+), der dritte Kontakt (K3) das dritte höher n-dotierte Gebiet (n+), der vierte Kontakt (K4) das vierte höher n-dotierte Gebiet (n+) und der fünfte Kontakt (K5) das fünfte höher n-dotierte Gebiet (n+). Die höher n-dotierten Gebiete (n+) sind dabei längs einer Linie (L) angeordnet, die beispielsweise gerade, gebogen, geknickt sein kann. Das zweite höher n-dotierte Gebiet (n+) längs dieser Linie (L) liegt zwischen dem ersten höher n-dotierten Gebiet (n+) und dem dritten höher n-dotierten Gebiet (n+). Das dritte höher n-dotierte Gebiet (n+) liegt längs dieser Linie (L) zwischen dem zweiten höher n-dotierten Gebiet (n+) und dem vierten höher n-dotierten Gebiet. Das vierte höher n-dotierte Gebiet (n+) liegt längs dieser Linie (L) zwischen dem dritten höher n-dotierten Gebiet (n+) und dem fünften höher n-dotierten Gebiet (n+). Das zweite höher n-dotierte Gebiet (n+) liegt längs dieser Linie (L) zwischen dem ersten höher n-dotierten Gebiet (n+) und dem dritten höher n-dotierten Gebiet (n+). Die Kontaktfläche des ersten Kontakts (K1) mit dem ersten höher n-dotierten Gebiet (n+) ist größer als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher n-dotierten Gebiet (n+). Die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher n-dotierten Gebiet (n+) ist größer als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher n-dotierten Gebiet (n+). Die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher n-dotierten Gebiet (n+) ist größer als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher n-dotierten Gebiet (n+). Die Kontaktfläche des fünften Kontakts (K5) mit dem fünften höher n-dotierten Gebiet (n+) ist größer als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher n-dotierten Gebiet (n+). Der erste Kontakt (K1) und der dritte Kontakt (K5) und der fünfte Kontakt (K5) sind dabei typischerweise zumindest zeitweise zur Einspeisung von Messströmen vorgesehen. Der zweite Kontakt (K2) und der vierte Kontakt (K4) sind typischerweise zumindest zeitweise zur Entnahme einer Hall-Spannung vorgesehen.The proposal thus relates to a typically elongated Hall plate. The longitudinal stretching can also be along a curved or kinked line (L) take place. The 6 and 7 These are examples (not claimed). However, in the basic form of the proposal is a straight longitudinal stretching, as in 4 exemplified. The Hall plate is preferably used in a CMOS process in a P substrate ( p-sub ). It then comprises the p-doped substrate ( p-sub ), an n-doped well ( northwest ) and at least five higher-n-doped regions ( n + ), which serve to make the contacts. It thus comprises at least one first higher n-doped region ( n + ), a second higher n-doped area ( n + ), a third higher n-doped area ( n + ), a fourth higher n-doped area ( n + ) and a fifth higher n-doped area ( n + ). If further contacts than the contacts provided below are provided, then the number of higher n-doped regions must be increased accordingly. The Hall plate has a first contact ( K1 ), a second contact ( K2 ), a third contact ( K3 ), a fourth contact ( K4 ) and a fifth contact ( K5 ) on. The first contact ( K1 ) the first higher n-doped area ( n + ), the second contact ( K2 ) the second higher n-doped region ( n + ), the third contact ( K3 ) the third higher n-doped area ( n + ), the fourth contact ( K4 ) the fourth higher n-doped area ( n + ) and the fifth contact ( K5 ) the fifth higher n-doped area ( n + ). The higher n-doped areas ( n + ) are arranged along a line (L), which may for example be straight, bent, kinked. The second higher n-doped area ( n + ) along this line (L) lies between the first higher n-doped region ( n + ) and the third higher n-doped area ( n + ). The third higher n-doped area ( n + ) lies along this line (L) between the second higher n-doped region ( n + ) and the fourth higher n-doped region. The fourth higher n-doped area ( n + ) lies along this line (L) between the third higher n-doped region ( n + ) and the fifth higher n-doped region ( n + ). The second higher n-doped area ( n + ) lies along this line (L) between the first higher n-doped region ( n + ) and the third higher n-doped area ( n + ). The contact area of the first contact ( K1 ) with the first higher n-doped region ( n + ) is larger than the contact area of the second contact ( K2 ) with the second higher n-doped region ( n + ). The contact area of the third contact ( K3 ) with the third higher n-doped region ( n + ) is larger than the contact area of the second contact ( K2 ) with the second higher n-doped region ( n + ). The contact area of the third contact ( K3 ) with the third higher n-doped region ( n + ) is larger than the contact area of the fourth contact ( K4 ) with the fourth higher n-doped region ( n + ). The contact area of the fifth contact ( K5 ) with the fifth higher n-doped region ( n + ) is larger than the contact area of the fourth contact ( K4 ) with the fourth higher n-doped region ( n + ). The first contact ( K1 ) and the third contact ( K5 ) and the fifth contact ( K5 ) are typically provided at least temporarily for the supply of measuring currents. The second contact ( K2 ) and the fourth contact ( K4 ) are typically at least temporarily provided for the removal of a Hall voltage.

Um ein Spinning zu ermöglichen, werden zwei solcher Hall-Platten nun kombiniert. Die Erfindung verwendet in dieser Verfeinerung dann darüber hinaus eine Vorrichtung mit einer ersten vorschlagsgemäßen vertikalen Hall-Platte (HP1), wie beschrieben, und mit einer zweiten vorschlagsgemäßen vertikalen Hall-Platte (HP2), wie beschrieben. Die Vorrichtung weist dann auch ein Taktsignal (Clk) und ein invertiertes Taktsignal (ClkB) sowie einen ersten Schalter (S1), einen zweiten Schalter (S2), einen dritten Schalter (S3), einen vierten Schalter (S4), einen fünften Schalter (S5), einen sechsten Schalter (S6), einen siebten Schalter (S7) und einen achten Schalter (S8) auf. Des Weiteren umfasst sie einen ersten Hallspannungsausgang (VH1) und einen zweiten Hallspannungsausgang (VH2), zwischen denen das Messsignal, die Hallspannung (UH), abgegriffen werden kann. Im erfindungsgemäßen Betrieb wird in die Vorrichtung ein elektrischer Strom über einen Stromversorgungsanschluss (Vbias /Ibias) eingespeist und über einen Bezugspotenzialanschluss (GND) wieder aus der Vorrichtung entnommen.To enable spinning, two such Hall plates are now combined. In this refinement, the invention then further uses a device with a first proposed vertical Hall plate ( HP1 ), as described, and with a second proposed vertical Hall plate ( HP2 ), as described. The device then also has a clock signal ( Clk ) and an inverted clock signal (CLKB) and a first switch ( S1 ), a second switch ( S2 ), a third switch ( S3 ), a fourth switch ( S4 ), a fifth switch ( S5 ), a sixth switch ( S6 ), a seventh switch ( S7 ) and an eighth switch ( S8 ) on. Furthermore, it comprises a first Hall voltage output (V H1 ) and a second Hall voltage output (V H2 ), between which the measurement signal, the Hall voltage (U H ), can be tapped. In the operation according to the invention, an electrical current is fed into the device via a power supply connection ( V bias / I bias ) and via a reference potential terminal ( GND ) again removed from the device.

Das invertierte Taktsignal (ClkB) ist zum Taktsignal (Clk) invertiert.The inverted clock signal (CLKB) is to the clock signal ( Clk ) inverted.

Der erste Schalter (S1) kann den ersten Kontakt (K1) der ersten Hall-Platte (HP1) synchron zum Taktsignal (Clk) mit dem Stromversorgungsanschluss (Vbias /Ibias) verbinden. Der zweite Schalter (S2) kann den zweiten Kontakt (K2) der ersten Hall-Platte (HP1) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mit dem ersten Hallspannungsausgang (VH1) verbinden. Der dritte Schalter (S3) kann den vierten Kontakt (K4) der ersten Hall-Platte (HP1) synchron zum Taktsignal (Clk) mit dem ersten Hallspannungsausgang (VH1) verbinden. Der vierte Schalter (S4) kann den fünften Kontakt (K5) der ersten Hall-Platte (HP1) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mit der Stromversorgung (Vbias /Ibias) verbinden. Der fünfte Schalter (S5) kann den ersten Kontakt ([K1]) der zweiten Hall-Platte (HP2) synchron zum Taktsignal (Clk) mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) verbinden. Der sechste Schalter (S6) kann den zweiten Kontakt ([K2]) der zweiten Hall-Platte (HP2) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mit dem zweiten Hallspannungsausgang (VH2) verbinden. Der siebte Schalter (S7) kann den vierten Kontakt ([K4]) der zweiten Hall-Platte (HP2) synchron zum Taktsignal (Clk) mit dem zweiten Hallspannungsausgang (VH2) verbinden. Der achte Schalter (S8) kann den fünften Kontakt ([K5]) der zweiten Hall-Platte (HP2) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) verbinden.The first switch ( S1 ) can make the first contact ( K1 ) of the first reverb plate ( HP1 ) in synchronism with the clock signal ( Clk ) with the power supply connection ( V bias / I bias ). The second switch ( S2 ) can make the second contact ( K2 ) of the first reverb plate ( HP1 ) in synchronism with the inverted clock signal (CLKB) connect to the first Hall voltage output (V H1 ). The third switch ( S3 ) can make the fourth contact ( K4 ) of the first reverb plate ( HP1 ) in synchronism with the clock signal ( Clk ) to the first Hall voltage output (V H1 ). The fourth switch ( S4 ) can be the fifth contact ( K5 ) of the first reverb plate ( HP1 ) in synchronism with the inverted clock signal (CLKB) with the power supply ( V bias / I bias ). The fifth switch ( S5 ) can make the first contact ( [K1] ) of the second Hall plate ( HP2 ) in synchronism with the clock signal ( Clk ) with the reference potential connection ( GND ) connect. The sixth switch ( S6 ) can make the second contact ( [K2] ) of the second Hall plate ( HP2 ) in synchronism with the inverted clock signal (CLKB) connect to the second Hall voltage output (V H2 ). The seventh switch ( S7 ) can make the fourth contact ( [K4] ) of the second Hall plate ( HP2 ) in synchronism with the clock signal ( Clk ) to the second Hall voltage output (V H2 ). The eighth switch ( S8 ) can be the fifth contact ( [K5] ) of the second Hall plate ( HP2 ) in synchronism with the inverted clock signal (CLKB) with the reference potential connection ( GND ) connect.

Der erste Kontakt (K1) der ersten Hall-Platte (HP1) ist mit dem fünften Kontakt ([K5]) der zweiten Hall-Platte (HP2) verbunden. Der erste Kontakt ([K1]) der zweiten Hall-Platte (HP2) ist mit dem fünften Kontakt (K5) der ersten Hall-Platte (HP1) verbunden. Der dritte Kontakt (K3) der ersten Hall-Platte (HP1) ist mit dem Stromversorgungsanschluss (Vbias /Ibias) verbunden. Der dritte Kontakt ([K3]) der zweiten Hall-Platte (HP2) ist mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) verbunden. The first contact ( K1 ) of the first reverb plate ( HP1 ) is connected to the fifth contact ( [K5] ) of the second Hall plate ( HP2 ) connected. The first contact ( [K1] ) of the second Hall plate ( HP2 ) is connected to the fifth contact ( K5 ) of the first reverb plate ( HP1 ) connected. The third contact ( K3 ) of the first reverb plate ( HP1 ) is connected to the power supply connector ( V bias / I bias ). The third contact ( [K3] ) of the second Hall plate ( HP2 ) is connected to the reference potential connection ( GND ) connected.

Die Messkontakte werden, wie oben beschrieben, bevorzugt in bestimmten Situationen ebenfalls zur Einspeisung des Stromes verwendet. Dies hat den Vorteil, dass die thermische Erwärmung homogener und der Messstrom weiter maximiert wird. Eine dermaßen modifizierte Vorrichtung kann vorschlagssgemäß beispielsweise so aussehen, dass sie einen neunten Schalter (S9), einen zehnten Schalter (S10), einen elften Schalter (S11) und einen zwölften Schalter (S12) umfasst. Der neunte Schalter (S9) kann dann den zweiten Kontakt (K2) der ersten Hall-Platte (HP1) synchron zum Taktsignal (Clk) mit dem Stromversorgungsanschluss (Vbias /Ibias) verbinden, der zehnte Schalter (S10) den vierten Kontakt (K4) der ersten Hall-Platte (HP1) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mit dem Stromversorgungsanschluss (Vbias /Ibias) verbinden, der elfte Schalter (S11) den zweiten Kontakt ([K2]) der zweiten Hall-Platte (HP2) synchron zum Taktsignal (Clk) mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) verbinden und der zwölfte Schalter (S12) den vierten Kontakt ([K4]) der zweiten Hall-Platte (HP2) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) verbinden.The measuring contacts are, as described above, preferably also used in certain situations for feeding the current. This has the advantage that the thermal heating is more homogeneous and the measuring current is further maximized. For example, a device modified in this way may be designed to have a ninth switch (FIG. S9 ), a tenth switch ( S10 ), an eleventh switch ( S11 ) and a twelfth switch ( S12 ). The ninth switch ( S9 ) can then use the second contact ( K2 ) of the first reverb plate ( HP1 ) in synchronism with the clock signal ( Clk ) with the power supply connection ( V bias / I bias ), the tenth switch ( S10 ) the fourth contact ( K4 ) of the first reverb plate ( HP1 ) in synchronism with the inverted clock signal (CLKB) with the power supply connection ( V bias / I bias ), the eleventh switch ( S11 ) the second contact ( [K2] ) of the second Hall plate ( HP2 ) in synchronism with the clock signal ( Clk ) with the reference potential connection ( GND ) and the twelfth switch ( S12 ) the fourth contact ( [K4] ) of the second Hall plate ( HP2 ) in synchronism with the inverted clock signal (CLKB) with the reference potential connection ( GND ) connect.

Schließlich sollte noch erwähnt werden , dass bevorzugt die Kontaktfläche des ersten Kontakts (K1) mit dem ersten höher dotierten n-Gebiet mindestens um einen Faktor M>2 größer ist als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher dotierten n-Gebiet und dass bevorzugt die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher dotierten n-Gebiet mindestens um einen Faktor M>2 größer ist als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher dotierten n-Gebiet und dass bevorzugt die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher dotierten n-Gebiet mindestens um einen Faktor M>2 größer ist als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher dotierten n-Gebiet und dass die Kontaktfläche des fünften Kontakts (K5) mit dem fünften höher dotierten n-Gebiet mindestens um einen Faktor M>2 größer ist als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher dotierten n-Gebiet.Finally, it should be mentioned that preferably the contact surface of the first contact ( K1 ) with the first higher-doped n-region is at least by a factor M> 2 greater than the contact surface of the second contact ( K2 ) with the second higher doped n-region and that preferably the contact surface of the third contact ( K3 ) with the third higher-doped n-region is at least a factor M> 2 greater than the contact surface of the second contact ( K2 ) with the second higher doped n-region and that preferably the contact surface of the third contact ( K3 ) with the third higher-doped n-region is at least a factor M> 2 greater than the contact surface of the fourth contact ( K4 ) with the fourth higher-doped n-region and that the contact surface of the fifth contact ( K5 ) with the fifth higher-doped n-region is at least a factor M> 2 greater than the contact surface of the fourth contact ( K4 ) with the fourth higher-doped n-region.

Noch bevorzugter ist M>4 oder noch besser M>7 oder noch besser M>10.More preferably, M> 4, or more preferably M> 7, or more preferably M> 10.

Kern des Vorschlags bei umgekehrter Dotierung (hier nicht beansprucht)Core of the proposal with reverse doping (not claimed here)

Der Vorschlag betrifft im Falle einer umgekehrten Dotierung einer typischerweise längs gestreckten Hall-Platte. Die Längsstreckung kann dabei auch längs einer gebogenen oder geknickten Linie (L) erfolgen. Die 6 und 7 stellen hierzu Beispiele dar. In der Grundform des Vorschlags handelt es sich aber um eine gerade Längsstreckung, wie in 8 beispielhaft dargestellt. Die Hall- Platte wird nun in einem CMOS-Prozess in einem n-dotierten N-Substrat (n-sub) gefertigt. Sie umfasst dann das n-dotierte Substrat (n-sub), eine p-dotierten Wanne (PW) und mindestens fünf höher p-dotierte Gebiete (p+), die der Herstellung der Kontakte dienen. Sie umfasst somit zumindest ein erstes höher p-dotiertes Gebiet (np+), ein zweites höher p-dotierten Gebiet (p+), ein drittes höher p-dotiertes Gebiet (p+), ein viertes höher p-dotiertes Gebiet (p+) und ein fünftes höher p-dotierten Gebiet (p+). Werden weitere Kontakte als die im folgenden vorgesehenen Kontakte vorgesehen, so muss die Anzahl der höher p-dotierten Gebiete entsprechend erhöht werden. Die Hall-Platte weist einen ersten Kontakt (K1), einen zweiten Kontakt (K2), einen dritten Kontakt (K3), einen vierten Kontakt (K4) und einen fünften Kontakt (K5) auf. Dabei kontaktiert der erste Kontakt (K1) das erste höher p-dotierte Gebiet (p+), der zweite Kontakt (K2) das zweite höher p-dotierte Gebiet (p+), der dritte Kontakt (K3) das dritte höher p-dotierte Gebiet (p+), der vierte Kontakt (K4) das vierte höher p-dotierte Gebiet (p+) und der fünfte Kontakt (K5) das fünfte höher p-dotierte Gebiet (p+). Die höher p-dotierten Gebiete (p+) sind dabei längs einer Linie (L) angeordnet, die beispielsweise gerade, gebogen, geknickt sein kann. Das zweite höher p-dotierte Gebiet (p+) längs dieser Linie (L) liegt zwischen dem ersten höher p-dotierten Gebiet (p+) und dem dritten höher p-dotierten Gebiet (p+). Das dritte höher p-dotierte Gebiet (p+) liegt längs dieser Linie (L) zwischen dem zweiten höher p-dotierten Gebiet (p+) und dem vierten höher p-dotierten Gebiet. Das vierte höher p-dotierte Gebiet (p+) liegt längs dieser Linie (L) zwischen dem dritten höher p-dotierten Gebiet (p+) und dem fünften höher p-dotierten Gebiet (p+). Das zweite höher p-dotierte Gebiet (p+) liegt längs dieser Linie (L) zwischen dem ersten höher p-dotierten Gebiet (p+) und dem dritten höher p-dotierten Gebiet (p+). Die Kontaktfläche des ersten Kontakts (K1) mit dem ersten höher dotierten p-Gebiet (p+) ist größer als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher dotierten p-Gebiet (p+). Die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher dotierten p-Gebiet (p+) ist größer als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher p-dotierten p-Gebiet (p+). Die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher p-dotierten Gebiet (p+) ist größer als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher p-dotierten Gebiet (p+). Die Kontaktfläche des fünften Kontakts (K5) mit dem fünften höher p-dotierten Gebiet (p+) ist größer als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher p-dotierten Gebiet (p+). Der erste Kontakt (K1) und der dritte Kontakt (K5) und der fünfte Kontakt (K5) sind dabei typischerweise zumindest zeitweise zur Einspeisung von Messströmen vorgesehen. Der zweite Kontakt (K2) und der vierte Kontakt (K4) sind typischerweise zumindest zeitweise zur Entnahme einer Hall-Spannung vorgesehen.The proposal relates in the case of a reverse doping of a typically elongated Hall plate. The longitudinal stretching can also take place along a bent or kinked line (L). The 6 and 7 These are examples of this. However, the basic form of the proposal is a straight longitudinal stretch, as in 8th exemplified. The Hall plate is now in a CMOS process in an n-doped N-substrate ( n-sub ). It then comprises the n-doped substrate ( n-sub ), a p-doped well ( PW ) and at least five higher p-doped regions ( p + ), which serve to make the contacts. It thus comprises at least one first region (np +) with a higher p-type doping, a second region with higher p-type doping ( p + ), a third higher p-doped region ( p + ), a fourth higher p-doped region ( p + ) and a fifth higher p-doped region ( p + ). If further contacts than the contacts provided below are provided, then the number of higher p-doped regions must be increased accordingly. The Hall plate has a first contact ( K1 ), a second contact ( K2 ), a third contact ( K3 ), a fourth contact ( K4 ) and a fifth contact ( K5 ) on. The first contact ( K1 ) the first higher p-doped region ( p + ), the second contact ( K2 ) the second higher p-doped region ( p + ), the third contact ( K3 ) the third higher p-doped region ( p + ), the fourth contact ( K4 ) the fourth higher p-doped area ( p + ) and the fifth contact ( K5 ) the fifth higher p-doped area ( p + ). The higher p-doped regions ( p + ) are arranged along a line (L), which may for example be straight, bent, kinked. The second higher p-doped area ( p + ) along this line (L) lies between the first higher p-doped region ( p + ) and the third higher p-doped region ( p + ). The third higher p-doped area ( p + ) lies along this line (L) between the second higher p-doped region ( p + ) and the fourth higher p-doped region. The fourth higher p-doped area ( p + ) lies along this line (L) between the third higher p-doped region ( p + ) and the fifth higher p-doped region ( p + ). The second higher p-doped area ( p + ) lies along this line (L) between the first higher p-doped region ( p + ) and the third higher p-doped Area ( p + ). The contact area of the first contact ( K1 ) with the first higher doped p-region (p +) is larger than the contact surface of the second contact ( K2 ) with the second higher doped p-region (p +). The contact area of the third contact ( K3 ) with the third higher-doped p-region (p +) is larger than the contact area of the second contact ( K2 ) with the second higher p-doped p-region (p +). The contact area of the third contact ( K3 ) with the third higher p-doped region ( p + ) is larger than the contact area of the fourth contact ( K4 ) with the fourth higher p-doped region ( p + ). The contact area of the fifth contact ( K5 ) with the fifth higher p-doped region ( p + ) is larger than the contact area of the fourth contact ( K4 ) with the fourth higher p-doped region ( p + ). The first contact ( K1 ) and the third contact ( K5 ) and the fifth contact ( K5 ) are typically provided at least temporarily for the supply of measuring currents. The second contact ( K2 ) and the fourth contact ( K4 ) are typically at least temporarily provided for the removal of a Hall voltage.

Bevorzugt sind wieder die Kontaktfläche des ersten Kontakts (K1) mit dem ersten höher dotierten p-Gebiet (p+) mindestens um einen Faktor M>2 größer als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher dotierten p-Gebiet (p+) und bevorzugt die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher dotierten p-Gebiet (p+) mindestens um einen Faktor M>2 größer als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher dotierten p-Gebiet (p+) und bevorzugt die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher dotierten p-Gebiet (p+) mindestens um einen Faktor M>2 größer als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher dotierten p-Gebiet (p+) und die Kontaktfläche des fünften Kontakts (K5) mit dem fünften höher dotierten p-Gebiet (p+) mindestens um einen Faktor M>2 größer als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher dotierten p-Gebiet (p+). Noch bevorzugter ist M>4 oder noch besser M>7 oder noch besser M>10.Preference is again given to the contact surface of the first contact ( K1 ) with the first higher-doped p-region (p +) at least by a factor M> 2 greater than the contact area of the second contact ( K2 ) with the second higher-doped p-region (p +) and preferably the contact surface of the third contact ( K3 ) with the third higher-doped p-region (p +) at least by a factor M> 2 greater than the contact area of the second contact ( K2 ) with the second higher-doped p-region (p +) and preferably the contact surface of the third contact ( K3 ) with the third higher-doped p-region (p +) at least by a factor M> 2 greater than the contact area of the fourth contact ( K4 ) with the fourth higher doped p-region (p +) and the contact surface of the fifth contact ( K5 ) with the fifth higher-doped p-region (p +) at least by a factor M> 2 greater than the contact area of the fourth contact ( K4 ) with the fourth higher doped p-region (p +). More preferably, M> 4, or more preferably M> 7, or more preferably M> 10.

Die Grundidee für vertikale Hall-Sensoren ist jedoch nicht eine Verkleinerung von Kontakten, sondern vor allem die Aufspaltung von Speise- und Sense-Kontakten, wobei die Speisekontakte niederohmig (also großflächig) und die Sense-Kontakte möglichst punktförmig (also klein, einzeln) sein sollten, und dennoch die Möglichkeit der Orthogonalumschaltung / des Spinnings bieten. 3a des Standes der Technik zeigt für einen lateralen Sensor derartige Kontaktgeometrie mit strikter Trennung von Speise- und Sense-Kontakten, das Spinning ist dort noch nicht sinnvoll machbar. In der Literatur [2] ist dies für einen 3-Kontakt vertikalen Sensor dargestellt.The basic idea for vertical Hall sensors, however, is not a reduction of contacts, but especially the splitting of feed and sense contacts, the feed contacts are low impedance (ie large area) and the sense contacts as point-like (ie small, single) and yet offer the possibility of orthogonal switching / spinning. 3a The prior art shows for a lateral sensor such contact geometry with strict separation of feed and sense contacts, the spinning is not feasible there meaningful. In the literature [2] this is shown for a 3-contact vertical sensor.

Vorteil des VorschlagsAdvantage of the proposal

Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen Stand der Technik sind mit den vorschlagsgemäßen Hall-Platten folgende Vorteile zu erzielen:

  • • Die vorschlagsgemäßen vertikalen Hall-Platten ermöglichen eine sehr viel größere (spannungs-bezogene) Empfindlichkeit der vertikalen Hallsensoren, vergleichbar mit der von bekannten asymmetrischen Hall-Platten mit vergrößertem Verhältnis von Weite zu Länge;
  • • Die vorschlagsgemäßen vertikalen Hall-Platten können im Gegensatz zum Stand der Technik im Spinning-Betrieb (Current-Spinning, Voltage-Spinning) arbeiten und ermöglichen somit eine effektive Offset- und Flicker-Noise-Reduktion.
  • • Die vorschlagsgemäßen lateralen Hall-Platten weisen ebenfalls eine sehr viel höhere Empfindlichkeit als die bislang verwendeten symmetrischen Hall-Platten auf, vergleichbar mit der von bekannten asymmetrischen Hall-Platten mit vergrößertem Verhältnis von Weite zu Länge;
In contrast to the prior art described above, the following advantages can be achieved with the proposed Hall plates:
  • • The proposed vertical Hall plates allow a much greater (voltage-related) sensitivity of the vertical Hall sensors, comparable to that of known asymmetric Hall plates with increased ratio of width to length;
  • • In contrast to the prior art, the proposed vertical Hall plates can work in spinning mode (current-spinning, voltage-spinning) and thus enable effective offset and flicker noise reduction.
  • • The proposed lateral Hall plates also have a much higher sensitivity than the previously used symmetric Hall plates, comparable to that of known asymmetric Hall plates with increased ratio of width to length;

Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.The advantages are not limited to this.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

aa
Beginn der Schnittlinie;Beginning of the cutting line;
a'a '
Ende der Schnittlinie;End of the cutting line;
AA
Anschluss am vierten Kontakt (K4) der ersten Hall-Platte (HP1);Connection at the fourth contact ( K4 ) of the first reverb plate ( HP1 );
BB
Anschluss am zweiten Kontakt (K2) der ersten Hall-Platte (HP1);Connection at the second contact ( K2 ) of the first reverb plate ( HP1 );
By B y
beispielhafte y-Komponente des Magnetfeldes parallel zur Substratoberfläche, dessen Wert der magnetischen Flussdichte bevorzugt durch die vorgeschlagene Vorrichtung erfasst werden soll;exemplary y-component of the magnetic field parallel to the substrate surface, the value of the magnetic flux density is preferably to be detected by the proposed device;
CC
Anschluss am vierten Kontakt ([K4]) der zweiten Hall-Platte (HP2);Connection at the fourth contact ( [K4] ) of the second Hall plate ( HP2 );
ClkClk
Taktsignal. Es handelt sich bevorzugt um ein binäres PWM-Signal. Das Taktsignal steuert einen ersten Teil der Schalter (S1 bis S12). Das Taktsignal ist zum invertierte TaktsignalClock signal. It is preferably a binary PWM signal. The clock signal controls a first part of the switches ( S1 to S12 ). The clock signal is the inverted clock signal
(ClkB)(CLKB)
in der Wirkung auf die betreffenden Schalter der Schalter (S1 bis S12) invertiert;in effect on the relevant switch the switch ( S1 to S12 inverted;
ClkBCLKB
invertiertes Taktsignal. Es handelt sich bevorzugt um ein binäres PWM-Signal. Das invertierte Taktsignal steuert einen zweiten Teil der Schalter (S1 bis S12). Das invertierte Taktsignal ist zum Taktsignal (Clk) in der Wirkung auf die betreffenden Schalter der Schalter (S1 bis S12) invertiert;inverted clock signal. It is preferably a binary PWM signal. The inverted clock signal controls a second part of the switches ( S1 to S12 ). The inverted clock signal is the clock signal ( Clk ) in effect on the relevant switches of the switches ( S1 to S12 inverted;
DD
Anschluss am zweiten Kontakt ([K2]) der zweiten Hall-Platte (HP2);Connection at the second contact ( [K2] ) of the second Hall plate ( HP2 );
GNDGND
Bezugspotenzial;Reference potential;
HP1HP1
erste Hall-Platte;first hall plate;
HP2HP2
zweite Hall-Platte;second reverb plate;
Ibiasibias
Einspeisung des Versorgungsstromes;Supply of the supply current;
K1K1
erster Kontakt der ersten Hall-Platte (HP1);first contact of the first reverb plate ( HP1 );
K2K2
zweiter Kontakt der ersten Hall-Platte (HP1);second contact of the first Hall plate ( HP1 );
K3K3
dritter Kontakt der ersten Hall-Platte (HP1);third contact of the first reverb plate ( HP1 );
K4K4
vierter Kontakt der ersten Hall-Platte (HP1);fourth contact of the first reverb plate ( HP1 );
K5K5
fünfter Kontakt der ersten Hall-Platte (HP1);fifth contact of the first reverb plate ( HP1 );
[K1][K1]
erster Kontakt der zweiten Hall-Platte (HP2);first contact of the second Hall plate ( HP2 );
[K2][K2]
zweiter Kontakt der zweiten Hall-Platte (HP2);second contact of the second Hall plate ( HP2 );
[K3][K3]
dritter Kontakt der zweiten Hall-Platte (HP2);third contact of the second reverb plate ( HP2 );
[K4][K4]
vierter Kontakt der zweiten Hall-Platte (HP2);fourth contact of the second Hall plate ( HP2 );
[K5][K5]
fünfter Kontakt der zweiten Hall-Platte (HP2);fifth contact of the second reverb plate ( HP2 );
n+n +
hoch n-dotierter Bereich in der N-Wanne (NW) im p-dotierten Hableitersubstrat (p-sub);high n-doped region in the N-well ( northwest ) in the p-doped semiconductor substrate (p-sub);
n-subn-sub
n-dotiertes Hableitersubstrat;n-doped semiconductor substrate;
NWnorthwest
n-dotierte Wanne (NW) im p-dotierten Hableitersubstrat (p-sub);n-doped well ( northwest ) in the p-doped semiconductor substrate ( p-sub );
NW1NW1
erste n-dotierte Wanne (NW1) im p-dotierten Hableitersubstrat (p-sub);first n-doped well ( NW1 ) in the p-doped semiconductor substrate ( p-sub );
NW2NW2
zweite n-dotierte Wanne (NW2) im p-dotierten Hableitersubstrat (p-sub);second n-doped well ( NW2 ) in the p-doped semiconductor substrate ( p-sub );
OFOF
Substratoberfläche;  Substrate surface;
p+p +
hoch p-dotierter Bereich in der P-Wanne (PW) im n-dotierten Hableitersubstrat (n-sub);high p-doped region in the P-well ( PW ) in the n-doped semiconductor substrate (n-sub);
p-subp-sub
p-dotiertes Hableitersubstrat;p-doped semiconductor substrate;
PWPW
p-dotierte Wanne (PW) im n-dotierten Hableitersubstrat (n-sub);p-doped well ( PW ) in the n-doped semiconductor substrate ( n-sub );
S1S1
erster Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);first switch (which is typically a transistor);
S2S2
zweiter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);second switch (which is typically a transistor);
S3S3
dritter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);third switch (which is typically a transistor);
S4S4
vierter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);fourth switch (which is typically a transistor);
S5S5
fünfter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);fifth switch (which is typically a transistor);
S6S6
sechster Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);sixth switch (which is typically a transistor);
S7S7
siebter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);seventh switch (which is typically a transistor);
S8S8
achter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);eighth switch (which is typically a transistor);
S9S9
neunter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);ninth switch (which is typically a transistor);
S10S10
zehnter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);tenth switch (which is typically a transistor);
S11S11
elfter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);eleventh switch (which is typically a transistor);
S12S12
zwölfter Schalter (Der typischerweise ein Transistor ist.);twelfth switch (which is typically a transistor);
Vbias V bias
Einspeisung der Versorgungsspannung;Supply of the supply voltage;
xx
X-Koordinatenrichtung;X coordinate direction;
yy
Y-Koordinatenrichtung;Y coordinate direction;
zz
Z-Koordinatenrichtung;Z-coordinate direction;

Liste der zitierten SchriftenList of quoted writings

  • [1] Hadi Heidari et.al., „Analysis and Modeling of Four-Folded Vertical Hall Devices in Current Domain“, 2014 10th Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME),[1] Hadi Heidari et.al., "Analysis and Modeling of Four-Folded Vertical Hall Devices in Current Domain", 2014 10th Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME),
  • [2] C. Sander, M. Cornils, M.C. Vecchi, O. Paul, „Sensitivitätsoptimierung von vertikalen Hallsensoren mit drei Kontakten“, MikroSystemTechnik Kongress 2013, pp.559-563,  [2] C. Sander, M. Cornils, MC Vecchi, O. Paul, "Sensitivity Optimization of Vertical Hall Sensors with Three Contacts," MicroSystemTechnik Congress 2013 , pp.559-563,
  • [3] C. Sander, M.C. Vecchi, M. Cornils, O. Paul, „Ultra-Low Offset Vertical HallSensor in CMOS Technology“, Procedia Engineering, Volume 87, 2014, pp. 732-735 [3] C. Sander, MC Vecchi, M. Cornils, O. Paul, "Ultra-Low Offset Vertical Hall Sensor in CMOS Technology", Procedia Engineering, Volume 87, 2014, p. 732-735
  • [4] DE 10 150 950 C1 [4] DE 10 150 950 C1
  • [5] DE 10 2006 017 910 A1 [5] DE 10 2006 017 910 A1
  • [6] DE 10 2012 212 594 A1 [6] DE 10 2012 212 594 A1

Claims (2)

Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung - mit einem p-dotiertem Substrat (p-sub) und - wobei das p-dotiertem Substrat (p-sub) eine Substratoberfläche (OF) aufweist und - mit einer ersten vertikalen Hall-Platte (HP1) und - mit einer zweiten vertikalen Hall-Platte (HP2), - wobei die vertikalen Hall-Platten jeweils • eine n-dotierte Wanne (NW) und • ein erstes höher n-dotiertes Gebiet (n+) und • ein zweites höher n-dotiertes Gebiet (n+) und • ein drittes höher n-dotiertes Gebiet (n+) und • ein viertes höher n-dotiertes Gebiet (n+) und • ein fünftes höher n-dotiertes Gebiet (n+) und • einen ersten Kontakt (K1) und • einen zweiten Kontakt (K2) und • einen dritten Kontakt (K3) und • einen vierten Kontakt (K4) und • einen fünften Kontakt (K5) aufweisen und • wobei der erste Kontakt (K1) das erste höher n-dotierte Gebiet (n+) kontaktiert und • wobei der zweite Kontakt (K2) das zweite höher n-dotierte Gebiet (n+) kontaktiert und • wobei der dritte Kontakt (K3) das dritte höher n-dotierte Gebiet (n+) kontaktiert und • wobei der vierte Kontakt (K4) das vierte höher n-dotierte Gebiet (n+) kontaktiert und • wobei der fünfte Kontakt (K5) das fünfte höher n-dotierte Gebiet (n+) kontaktiert und • wobei die höher n-dotierten Gebiete (n+) längs einer Linie, die beispielsweise gerade, gebogen oder geknickt sein kann, angeordnet sind und • wobei das dritte höher n-dotierte Gebiet (n+) längs dieser Linie zwischen dem zweiten höher n-dotierten Gebiet (n+) und dem vierten höher n-dotierten Gebiet (n+) liegt und • wobei das vierte höher n-dotierte Gebiet (n+) längs dieser Linie zwischen dem dritten höher n-dotierten Gebiet (n+) und dem fünften höher n-dotierten Gebiet (n+) liegt und • wobei das zweite höher n-dotierte Gebiet (n+) längs dieser Linie zwischen dem ersten höher n-dotierten Gebiet (n+) und dem dritten höher n-dotierten Gebiet (n+) liegt und • wobei die Kontaktfläche des ersten Kontakts (K1) mit dem ersten höher n-dotierten Gebiet (n+) größer ist als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher n-dotierten Gebiet (n+) und • wobei die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher n-dotierten Gebiet (n+) größer ist als die Kontaktfläche des zweiten Kontakts (K2) mit dem zweiten höher dotierten n-Gebiet (n+) und • wobei die Kontaktfläche des dritten Kontakts (K3) mit dem dritten höher n-dotierten Gebiet (n+) größer ist als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher n-dotierten Gebiet (n+) und • wobei die Kontaktfläche des fünften Kontakts (K5) mit dem fünften höher n-dotierten Gebiet (n+) größer ist als die Kontaktfläche des vierten Kontakts (K4) mit dem vierten höher n-dotierten Gebiet (n+) und • wobei der erste Kontakt (K1) und der dritte Kontakt (K3) und der fünfte Kontakt (K5) zur Einspeisung von Messströmen verwendet werden und • wobei der zweite Kontakt (K2) und der vierte Kontakt (K4) zur Entnahme einer Hall-Spannung verwendet werden und • wobei das Magnetfeld (By), dessen Wert der magnetischen Flussdichte durch die Vorrichtung erfasst wird, parallel zur Substratoberfläche verläuft und - mit einem Taktsignal (Clk) und - mit einem invertierten Taktsignal (ClkB) und - mit einem ersten Schalter (S1) und - mit einem zweiten Schalter (S2) und - mit einem dritten Schalter (S3) und - mit einem vierten Schalter (S4) und - mit einem fünften Schalter (S5) und - mit einem sechsten Schalter (S6) und - mit einem siebten Schalter (S7) und - mit einem achten Schalter (S8) und - mit einem ersten Hallspannungsausgang (VH1) und - mit einem zweiten Hallspannungsausgang (VH2) und - mit einem Stromversorgungsanschluss (Vbias/Ibias) und - mit einem Bezugspotenzialanschluss (GND), - wobei das invertierte Taktsignal (ClkB) zum Taktsignal (Clk) invertiert ist und - wobei der erste Kontakt (K1) der ersten Hall-Platte (HP1) mit dem fünften Kontakt ([K5]) der zweiten Hall-Platte (HP2) verbunden ist und - wobei der erste Kontakt ([K1]) der zweiten Hall-Platte (HP2) mit dem fünften Kontakt (K5) der ersten Hall-Platte (HP1) verbunden ist und - wobei der dritte Kontakt (K3) der ersten Hall-Platte (HP1) mit dem Stromversorgungsanschluss (Vbias/Ibias) verbunden ist und - wobei der dritte Kontakt ([K3]) der zweiten Hall-Platte (HP2) mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) verbunden ist mit den Schritten - Verbinden des ersten Kontakts (K1) der ersten Hall-Platte (HP1) dem Stromversorgungsanschluss (Vbias/Ibias) synchron zum Taktsignal (Clk) mittels des ersten Schalters (S1); - Verbinden des zweiten Kontakts (K2) der ersten Hall-Platte (HP1) mit dem ersten Hallspannungsausgang (VH1) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mittels des zweiten Schalters (S2) ; - Verbinden des vierten Kontakts (K4) der ersten Hall-Platte (HP1) mit dem ersten Hallspannungsausgang (VH1) synchron zum Taktsignal (Clk) mittels des dritten Schalters; - Verbinden des fünften Kontakts (K5) der ersten Hall-Platte (HP1) mit der Stromversorgung (Vbias/Ibias) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mittels des vierten Schalters (S4); - Verbinden des ersten Kontakts ([K1]) der zweiten Hall-Platte (HP2) mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) synchron zum Taktsignal (Clk) mittels des fünften Schalters (S5); - Verbinden des zweiten Kontakts ([K2]) der zweiten Hall-Platte (HP2) mit dem zweiten Hallspannungsausgang (VH2) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mittels des sechsten Schalters (S6); - Verbinden des vierten Kontakts ([K4]) der zweiten Hall-Platte (HP2) mit dem zweiten Hallspannungsausgang (VH2) synchron zum Taktsignal (Clk) mittels des siebten Schalters (S7); - Verbinden des fünften Kontakts ([K5]) der zweiten Hall-Platte (HP2) mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mittels des achten Schalters (S8).Method for operating a device - with a p-type substrate (p-sub) and - wherein the p-type substrate (p-sub) has a substrate surface (OF) and - having a first vertical Hall plate (HP1) and - with a second vertical Hall plate (HP2), - wherein the vertical Hall plates in each case • an n-doped well (NW) and • a first higher n-doped region (n +) and • a second higher n-doped region (n +) and • a third higher n-doped region (n +) and • a fourth higher n-doped region (n +) and • a fifth higher n-doped region (n +) and • a first contact (K1) and • a second contact (K2) and • a third contact (K3) and • a fourth contact (K4) and • a fifth contact (K5) and • wherein the first contact (K1) the first higher n-contacted region; and wherein the second contact (K2) contacts the second, higher n-doped region (n +), and wherein the third contact (K3) contacts the third, higher n-doped region (n +); wherein the fourth contact (K4) contacts the fourth higher n-doped region (n +) and • the fifth contact (K5) contacts the fifth higher n-doped region (n +) and • the higher n-doped regions (n +) along a line, which may for example be straight, bent or kinked, are arranged and • where the third higher n-doped region (n +) lies along this line between the second higher n-doped region (n +) and the fourth higher n-doped region (n +), and wherein the fourth higher n-doped region (n +) is along this line lies between the third higher n-doped region (n +) and the fifth higher n-doped region (n +), and the second higher n-doped region (n +) along this line between the first higher n-doped region ( n +) and the third higher n-doped region (n +), and • wherein the contact surface of the first contact (K1) with the first higher n-doped region (n +) is greater than the contact surface of the second contact (K2) with the second where the contact area of the third contact (K3) with the third, higher n-doped region (n +) is greater than the contact area of the second contact (K2) with the second, more highly doped n region ( n +) and • where the contact surface of the third Contact (K3) with the third higher n-doped region (n +) is greater than the contact surface of the fourth contact (K4) with the fourth higher n-doped region (n +) and • wherein the contact surface of the fifth contact (K5) with the fifth higher n-doped region (n +) is larger than the contact surface of the fourth contact (K4) with the fourth higher n-doped region (n +) and wherein the first contact (K1) and the third contact (K3) and the fifth Contact (K5) are used to feed measuring currents, and • wherein the second contact (K2) and the fourth contact (K4) are used for taking a Hall voltage and • wherein the magnetic field (B y ), the value of the magnetic flux density through the device is detected, runs parallel to the substrate surface and - with a clock signal (Clk) and - with an inverted clock signal (ClkB) and - with a first switch (S1) and - with a second switch (S2) and - with a third switch (S3) and - with a fourth switch (S4) and - with a fifth switch (S5) and - with a sixth switch (S6) and - with a seventh switch (S7) and - with an eighth switch (S8) and - with a first Hall voltage output (V H1 ) and - with a second Hall voltage output (V H2 ) and - with a power supply terminal (V bias / I bias ) and - with a reference potential terminal (GND), - wherein the inverted clock signal (ClkB) to the clock signal (Clk) is inverted and - wherein the first contact (K1) of the first Hall plate (HP1) is connected to the fifth contact ([K5]) of the second Hall plate (HP2) and - wherein the first contact ([K1]) of the second Hall Plate (HP2) is connected to the fifth contact (K5) of the first Hall plate (HP1), and - wherein the third contact (K3) of the first Hall plate (HP1) is connected to the power supply terminal (V bias / I bias ) and - wherein the third contact ([K3]) of the second Hall plate (HP2) with the reference potential terminal (GND) ver is connected to the steps of connecting the first contact (K1) of the first Hall plate (HP1) to the power supply terminal (V bias / I bias ) in synchronism with the clock signal (Clk) by means of the first switch (S1); - connecting the second contact (K2) of the first Hall plate (HP1) to the first Hall voltage output (V H1 ) in synchronism with the inverted clock signal (ClkB) by means of the second switch (S2); - connecting the fourth contact (K4) of the first Hall plate (HP1) to the first Hall voltage output (V H1 ) in synchronism with the clock signal (Clk) by means of the third switch; - connecting the fifth contact (K5) of the first Hall plate (HP1) to the power supply (V bias / I bias ) in synchronism with the inverted clock signal (ClkB) by means of the fourth switch (S4); - connecting the first contact ([K1]) of the second Hall plate (HP2) to the reference potential terminal (GND) in synchronism with the clock signal (Clk) by means of the fifth switch (S5); - connecting the second contact ([K2]) of the second Hall plate (HP2) to the second Hall voltage output (V H2 ) in synchronism with the inverted clock signal (ClkB) by means of the sixth switch (S6); - connecting the fourth contact ([K4]) of the second Hall plate (HP2) with the second Hall voltage output (V H2 ) in synchronism with the clock signal (Clk) by means of the seventh switch (S7); - Connecting the fifth contact ([K5]) of the second Hall plate (HP2) to the reference potential terminal (GND) in synchronism with the inverted clock signal (ClkB) by means of the eighth switch (S8). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung weiterhin ausgebilet ist:  • mit einem neunten Schalter (S9) und • mit einem zehnten Schalter (S10) und • mit einem elften Schalter (S11) und • mit einem zwölften Schalter (S12), und wobei das Verfahren als weitere Schritte aufweist: - Verbinden des zweiten Kontakts (K2) der ersten Hall-Platte (HP1) synchron zum Taktsignal (Clk) mit dem Stromversorgungsanschluss (Vbias/Ibias) mittels des neunten Schalters (S9); - Verbinden des vierten Kontakts (K4) der ersten Hall-Platte (HP1) mit dem Stromversorgungsanschluss (Vbias/Ibias) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mittels des zehnten Schalters (S10); - Verbinden des zweiten Kontakts ([K2]) der zweiten Hall-Platte (HP2) mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) synchron zum Taktsignal (Clk) mittels des elften Schalter (S11); - Verbinden des vierten Kontakts ([K4]) der zweiten Hall-Platte (HP2) mit dem Bezugspotenzialanschluss (GND) synchron zum invertierten Taktsignal (ClkB) mittels des zwölften Schalters (S12).The method of claim 1, further comprising: • a ninth switch (S9) and • a tenth switch (S10) and • an eleventh switch (S11) and • a twelfth switch (S12), and wherein the method comprises the following steps: - connecting the second contact (K2) of the first Hall plate (HP1) in synchronism with the clock signal (Clk) to the power supply connection (V bias / I bias ) by means of the ninth switch (S9); - connecting the fourth contact (K4) of the first Hall plate (HP1) to the power supply terminal (V bias / I bias ) in synchronism with the inverted clock signal (ClkB) by means of the tenth switch (S10); - connecting the second contact ([K2]) of the second Hall plate (HP2) to the reference potential terminal (GND) in synchronism with the clock signal (Clk) by means of the eleventh switch (S11); - Connecting the fourth contact ([K4]) of the second Hall plate (HP2) to the reference potential terminal (GND) in synchronism with the inverted clock signal (ClkB) by means of the twelfth switch (S12).
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