DE102019103030A1 - Transistorvorrichtungen sowie Verfahren zur Herstellung von Transistorvorrichtungen - Google Patents

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Abstract

Es werden Transistorvorrichtungen bereitgestellt. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird ein Magnetfeldsensorchip (11) auf einer Lastelektrode eines Transistorchips (12) angebracht. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden zwei Magnetfeldsensoren auf einer Lastelektrode eines Transistorchips derart angeordnet, dass sie bei Stromfluss durch den Transistorchip verschiedene effektive Magnetfelder messen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft Transistorvorrichtungen sowie Verfahren zur Herstellung von Transistorvorrichtungen.
  • HINTERGRUND
  • Transistoren werden in vielen Anwendungen als Schalter benutzt, um elektrische Verbindungen selektiv herzustellen. Insbesondere werden Transistoren in manchen Anwendungen als Leistungsschalter zum Schalten hoher Ströme und/oder Spannungen verwendet, beispielsweise, um Lasten schaltbar mit einer Versorgungsspannung zu verbinden.
  • In vielen Anwendungen, zum Beispiel zu Überwachungszwecken und/oder Diagnosezwecken ist es wünschenswert, einen Strom zu messen, der durch einen solchen Transistor fließt. Dieser Strom wird im Folgenden auch als Laststrom bezeichnet.
  • Häufig gilt es in der Verwendung von Transistoren den Laststrom zu regeln, wozu eine Messung des Laststroms herangezogen werden kann.
  • Eine Messung des Laststroms kann zum Beispiel auch wichtig sein, um einen Überstrom zu detektieren, d. h, einen Strom, welcher über einen vorgegebenen Schwellenwert, für welchen die Transistorvorrichtung und/oder eine mit der Transistorvorrichtung verbundene Vorrichtung spezifiziert ist, hinausgeht, zu detektieren. Im Falle eines derartigen Überstroms können dann Maßnahmen verwendet werden, wie beispielsweise ein Öffnen des Transistors (d. h. ein Trennen der elektrischen Verbindung).
  • Verschiedene Ansätze zur Strommessung werden herkömmlicherweise in derartigen Transistorvorrichtungen verwendet. Zum Beispiel wird in manchen Fällen ein Shuntwiderstand für Strommessungen verwendet, d. h. es wird ein Spannungsabfall über einen Widerstand gemessen, durch welchen der Strom fließt. Bei manchen Ansätzen wird ein Bonddraht, der mit dem Transistor verbunden ist, als Shuntwiderstand verwendet. Dies ist zwar relativ kostengünstig, aber auch relativ ungenau. Alternativ kann auch ein externer Shuntwiderstand verwendet werden, was eine höhere Genauigkeit ermöglicht, jedoch vergleichsweise teuer in der Implementierung ist und aufgrund von Verlusten in dem Shuntwiderstand in manchen Fällen, insbesondere bei hohen Strömen, eine Kühlung benötigt.
  • Bei anderen Transistorvorrichtungen wird ein Sensortransistor bereitgestellt, der in einer Stromspiegelkonfiguration mit einem Lasttransistor, welcher den oben erwähnten Laststrom schaltet, gekoppelt ist. Die sich hieraus ergebende Strommessung kann jedoch insbesondere bei kleinen Spannungen ungenau sein.
  • Bei einem anderen Ansatz wird eine Spannung zwischen Anschlüssen des Transistors als indirekte Strommessung verwendet, zum Beispiel eine Messung zwischen einem Source- und Drain-Anschluss eines Feldeffekttransistors.
  • Eine weitere Möglichkeit stellt die Strommessung mittels magnetoresistiven Elementen dar, wie sie in der US 2017/0343608 A1 beschrieben ist. Bei dieser Herangehensweise können magnetoresistive Elemente insbesondere auf einem Metallclip bereitgestellt werden, welcher eine elektrische Verbindung mit einem Transistor bereitstellt.
  • KURZFASSUNG
  • Es werden eine Transistorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 12 sowie ein Verfahren nach Anspruch 19 oder 20 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Transistorvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
    • einen Transistorchip mit einer ersten Lastelektrode und einer zweiten Lastelektrode, und
    • einen Magnetfeldsensorchip mit mindestens einem Magnetfeldsensor, wobei der Magnetfeldsensorchip auf der zweiten Lastelektrode angebracht ist.
  • Durch die Bereitstellung des Magnetfeldsensorchips auf der zweiten Lastelektrode des Transistorchips kann bei manchen Ausführungsbeispielen erreicht werden, dass der Magnetfeldsensor nahe an dem Transistor angeordnet ist, was ein entsprechend großes Messsignal ergeben kann.
  • Der Magnetfeldsensorchip kann beispielsweise eine Treiberschaltung und/oder eine Verarbeitungsschaltung für den mindestens einen Magnetfeldsensor umfassen.
  • Der Magnetfeldsensorchip kann zusätzlich oder alternativ eine Treiberschaltung, eine Diagnoseschaltung und/oder eine Schutzschaltung für einen Transistor des Transistorchips umfassen.
  • Durch eine derartige Integration weiterer Funktionen in den Magnetfeldsensorchip kann bei manchen Ausführungsformen eine kostengünstige Implementierung erreicht werden.
  • Die Treiberschaltung kann eingerichtet sein, ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal für einen Transistor des Transistorchips zu erzeugen, wobei der Magnetfeldsensorchip eine Logikschaltung umfasst, welche eingerichtet ist, ein Signal, welches einen Strom zwischen der ersten Lastelektrode und der zweiten Lastelektrode anzeigt, auf Basis einer Differenz zwischen einem von dem mindestens einen Magnetfeldsensor, wenn der Transistor durch das pulsbreitenmodulierte Steuersignal VGate eingeschaltet ist, gemessenen ersten Magnetfeld und einem durch den Magnetfeldsensor, wenn der Transistor durch das pulsbreitenmodulierte Steuersignal VGate ausgeschaltet ist, gemessenen zweiten Magnetfeld zu erzeugen.
  • Dabei kann die Logikschaltung zum Bereitstellen eines pulsbreitenmodulierten Signals für die Treiberschaltung eingerichtet sein.
  • Der Magnetfeldsensor kann beispielsweise einen vertikalen Hall-Sensor umfassen, ist aber nicht hierauf beschränkt.
  • Der mindestens eine Magnetfeldsensor kann einen ersten Magnetfeldsensor und einen zweiten Magnetfeldsensor umfassen, wobei der Magnetfeldsensorchip derart auf der zweiten Elektrode angeordnet ist, dass der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor bei Stromfluss durch den Transistorchip verschiedene effektive Magnetfelder messen.
  • Durch eine derartige Anordnung von zwei Magnetfeldsensoren kann ein Einfluss von Streufeldern verringert werden, indem eine Differenz der Signale der Magnetfeldsensoren ausgewertet wird, so dass das resultierende Signal den Strom durch den Transistorchip mit unterdrücktem Streufeld angibt.
  • Hierzu können der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor gleiche Empfindlichkeitsrichtungen aufweisen, und der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor können derart angeordnet sein, dass ein Winkel zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des ersten Magnetfeldsensors verschieden von einem Winkel zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des zweiten Magnetfeldsensors ist.
  • Die Transistorvorrichtung kann weiter eine elektrische Verbindung zu der zweiten Lastelektrode umfassen, wobei der Magnetfeldsensorchip derart angeordnet ist, dass der erste Magnetfeldsensor in einem Zwischenraum zwischen der elektrischen Verbindung und der zweiten Elektrode angeordnet ist und der zweite Magnetfeldsensor außerhalb des Zwischenraums angeordnet ist.
  • Durch eine derartige Anordnung eines der Magnetfeldsensoren in einem Bereich zwischen einer elektrischen Verbindung und dem Transistor, insbesondere der Transistorelektrode, ist ein Differenzsignal zwischen dem ersten und zweiten Magnetfeldsensor besonders ausgeprägt, was bei manchen Ausführungsbeispielen eine Messgenauigkeit erhöhen kann.
  • Die elektrische Verbindung kann einen Bonddraht oder einen Metallclip, insbesondere in gebogener Form, umfassen.
  • Die Transistorvorrichtung kann weiter eine Auswerteschaltung zum Bilden einer Differenz zwischen einem Ausgangssignal des ersten Magnetfeldsensors und einem Ausgangssignal des zweiten Magnetfeldsensors umfassen.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Transistorvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
    • einen Transistorchip mit einer ersten Lastelektrode und einer zweiten Lastelektrode,
    • einen ersten Magnetfeldsensor, welcher auf der zweiten Lastelektrode angeordnet ist, und
    • einen zweiten Magnetfeldsensor, welcher auf der zweiten Lastelektrode angeordnet ist, wobei der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor derart angeordnet sind, dass sie bei einem Stromfluss durch den Transistorchip verschiedene effektive Magnetfelder messen.
  • Durch eine derartige Anordnung von zwei Magnetfeldsensoren kann ein Einfluss von Streufeldern verringert werden, indem eine Differenz der Signale der Magnetfeldsensoren ausgewertet wird.
  • Hierzu können der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor gleiche Empfindlichkeitsrichtungen aufweisen, und der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor können derart angeordnet sein, dass ein Winkel zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des ersten Magnetfeldsensors verschieden von einem Winkel zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des zweiten Magnetfeldsensors ist.
  • Die Transistorvorrichtung kann weiter eine elektrische Verbindung zu der zweiten Elektrode umfassen, wobei der Magnetfeldsensorchip derart angeordnet ist, dass der erste Magnetfeldsensor in einem Zwischenraum zwischen der elektrischen Verbindung und der zweiten Elektrode angeordnet ist und der zweite Magnetfeldsensor außerhalb des Zwischenraums angeordnet ist.
  • Durch eine derartige Anordnung eines der Magnetfeldsensoren in einem Bereich zwischen einer elektrischen Verbindung und dem Transistor, insbesondere der Transistorelektrode, ist ein Differenzsignal zwischen dem ersten und zweiten Magnetfeldsensor besonders ausgeprägt, was bei manchen Ausführungsbeispielen eine Messgenauigkeit erhöhen kann.
  • Die elektrische Verbindung kann einen Bonddraht oder einen Metallclip, insbesondere in gebogener Form, umfassen.
  • Die Transistorvorrichtung kann weiter eine Auswerteschaltung zum Bilden einer Differenz zwischen einem Ausgangssignal des ersten Magnetfeldsensors und einem Ausgangssignal des zweiten Magnetfeldsensors umfassen.
  • Die erste Lastelektrode und die zweite Lastelektrode können auf gegenüberliegenden Seiten des Transistorchips angeordnet sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Herstellung einer Transistorvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
    • Bereitstellen eines Transistorchips mit einer ersten Lastelektrode und einer zweiten Lastelektrode, und
    • Anbringen eines Magnetfeldsensorchips mit mindestens einem Magnetfeldsensor auf der zweiten Lastelektrode.
  • Durch die Bereitstellung des Magnetfeldsensorchips auf der zweiten Lastelektrode des Transistorchips kann bei manchen Ausführungsbeispielen erreicht werden, dass der Magnetfeldsensor nahe an dem Transistor angeordnet ist, was ein entsprechend großes Messsignal ergeben kann.
  • Das Verfahren kann weiter ein Bereitstellen einer Auswerteschaltung zum Bilden einer Differenz zwischen einem ersten Magnetfeld, welches bei einer pulsbreitenmodulierten Ansteuerung eines Transistors des Transistorchips in einem eingeschalteten Zustand des Transistors gemessen wird und einem zweiten Magnetfeld, das bei der pulsbreitenmodulierten Ansteuerung in einem ausgeschalteten Zustand des Transistors gemessen wird, zum Erzeugen eines Signals, das einen Strom zwischen der ersten Lastelektrode und der zweiten Lastelektrode mit Streufeldkompensation angibt, umfassen.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Herstellung einer Transistorvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
    • Bereitstellen eines Transistorchips mit einer ersten Lastelektrode und einer zweiten Lastelektrode,
    • Bereitstellen eines ersten Magnetfeldsensors an einem ersten Ort auf der zweiten Lastelektrode,
    • Bereitstellen eines zweiten Magnetfeldsensors an einem zweiten Ort auf der zweiten Lastelektrode, wobei der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor derart auf der zweiten Lastelektrode angeordnet werden, dass sie bei einem Stromfluss durch den Transistorchip verschiedene effektive Magnetfelder messen.
  • Durch eine derartige Anordnung von zwei Magnetfeldsensoren kann ein Einfluss von Streufeldern verringert werden, indem eine Differenz der Signale der Magnetfeldsensoren ausgewertet wird.
  • Hierzu können der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor derart angeordnet werden, dass sie gleiche Empfindlichkeitsrichtungen aufweisen, und dass ein Winkel zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des ersten Magnetfeldsensors verschieden von einem Winkel zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des zweiten Magnetfeldsensors ist.
  • Das Verfahren kann weiter ein Bereitstellen einer Auswerteschaltung zum Bilden einer Differenz zwischen einem Ausgangssignal des ersten Magnetfeldsensors und einem Ausgangssignal des zweiten Magnetfeldsensors zum Erzeugen eines Signals, das einen Strom zwischen der ersten Lastelektrode und der zweiten Lastelektrode mit Streufeldkompensation angibt, umfassen.
  • Die obigen Verfahren können zur Herstellung einer oder mehrerer der oben erläuterten Transistorvorrichtungen eingerichtet sein. In anderen Worten kann das Bereitstellen von Transistorchip und Magnetfeldsensoren bzw. das Anbringen des Magnetfeldsensorchips derart erfolgen, dass sich eine der oben erläuterten Transistorvorrichtungen ergibt.
  • Die obige Kurzfassung ist lediglich als kurzer Überblick über manche Ausführungsbeispiele zu verstehen und nicht als einschränkend auszulegen. Insbesondere können andere Ausführungsbeispiele andere Merkmale als die oben erläuterten Merkmale aufweisen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm einer Transistorvorrichtung gemäß mancher Ausführungsbeispiele.
    • 2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung von Strömen und Magnetfeldern in einer Transistorvorrichtung.
    • 3A, 3B, 4, 5A, 5B, 6 und 7 zeigen Transistorvorrichtungen gemäß mancher Ausführungsbeispiele.
    • 8 zeigt ein schematisches Beispiel für eine Auswerteschaltung gemäß mancher Ausführungsbeispiele.
    • 9 bis 12 zeigen Transistorvorrichtungen gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
    • 13 und 14 zeigen Flussdiagramme zur Veranschaulichung von Verfahren verschiedener Ausführungsbeispiele.
    • 15 zeigt eine Transistorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
    • 16 zeigt Beispielsignale für die Transistorvorrichtung der 15.
    • 17 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Während manche Ausführungsbeispiele mit einer Vielzahl von Merkmalen (zum Beispiel Komponenten, Elemente, Einzelheiten, Vorgänge usw.) und dergleichen beschrieben werden, können manche dieser Merkmale bei anderen Ausführungsbeispielen auch weggelassen werden und/oder durch alternative Merkmale ersetzt werden. Des Weiteren können zusätzlich zu den im Folgenden explizit beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Merkmalen weitere Merkmale bereitgestellt werden, zum Beispiel Merkmale herkömmlicher Transistorvorrichtungen.
  • Sofern nicht anderweitig angemerkt, können Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele zu bilden. Variationen und Modifikationen, die hinsichtlich eines oder mehrerer der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden und werden deswegen nicht notwendigerweise wiederholt beschrieben.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen werden Transistorvorrichtungen bereitgestellt, die einen oder mehrere Transistoren umfassen. Transistoren umfassen im Allgemeinen einen Steueranschluss, einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss. In Abhängigkeit von einem Signal, das dem Steueranschluss zugeführt wird, stellt der Transistor eine niederohmige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Lastanschluss bereit (geschlossener oder eingeschalteter Zustand des Transistors), sodass Strom fließen kann, oder stellt eine Entkopplung zwischen den Lastanschlüssen bereit (Isolation von abgesehener möglicherweise unerwünschten Leckströmen), sodass im Wesentlichen kein Strom fließen kann (offener oder ausgeschalteter Zustand des Transistors). Manche Transistoren können auch zwischen diesen Zuständen betrieben werden, beispielsweise in einem linearen Bereich.
  • Im Falle eines Feldeffekttransistors (FET), wie etwa eines Metalloxidhalbleiterfeldeffektransistors (MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Fiel Effect Transistor), entsprechen der erste und zweite Lastanschluss dem Source- und Drain-Anschluss und der Steueranschluss entspricht dem Gate-Anschluss. Im Falle eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) entsprechend der erste und zweite Lastanschluss wiederum dem Drain- und Source-Anschluss, und der Steueranschluss entspricht dem Basisanschluss. Im Fall eines Bipolartransistors (BJT: Bipolar Junction Transistor) entsprechen der erste und der zweite Lastanschluss einem Kollektor- und Emitteranschluss, und der Steueranschluss entspricht dem Basisanschluss. Auch wenn für viele der im Folgenden detaillierten beschriebenen Ausführungsbeispiele MOSFET-Transistoren als Beispiel verwendet werden, können andere Ausführungsbeispiele unter Benutzung anderer Transistortypen implementiert werden.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen werden Hall-Sensoren, insbesondere vertikale Hall-Sensoren, zum Messen von Strömen in Transistorvorrichtungen verwendet. Hall-Sensoren benutzen den Hall-Effekt, um eine Magnetfeld zu messen. Dabei wird allgemein ein Strom durch den Hall-Sensor geschickt und die sogenannte Hall-Spannung gemessen, welche von einem Magnetfeld abhängt. Dieses Magnetfeld wird bei manchen Ausführungsbeispielen von einem zu messenden Strom hervorgerufen. Durch Messung des Magnetfelds kann dann also auf den Strom rückgeschlossen werden.
  • Bei vertikalen Hall-Sensoren sind die Strukturen des Hall-Sensors derart in einem Substrat, beispielweise in einem Siliziumsubstrat, angeordnet, dass der Hall-Sensor empfindlich gegenüber Magnetfeldern parallel zur Substratoberfläche ist. Derartige vertikale Hall-Sensoren sind für sich genommen bekannt und können in jeder herkömmlichen Art und Weise gefertigt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch laterale Hall-Sensoren verwendet werden, bei denen der Hall-Sensor derart angeordnet ist, dass er empfindlich gegenüber Magnetfeldern senkrecht zur Substratoberfläche ist.
  • Auch wenn derartige Hall-Sensoren, insbesondere vertikale Hall-Sensoren in vielen der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele als Beispiel für einen Magnetfeldsensor verwendet werden, können auch andere Arten von Magnetfeldsensoren verwendet werden, beispielsweise magnetoresistive Sensoren, im Allgemeinen als xMR Sensoren bezeichnet. Magnetoresistive Sensoren verwenden magnetoresisitive Effekte, die einen elektrischen Widerstand eines magnetoresistiven Sensorelements in Abhängigkeit von einem Magnetfeld ändern. Verschiedene magnetoresitive Effekte können für xMR Sensoren verwendet werden, zum Beispiel einen anisotropen Magnetowiderstand (AMR: Anisotropie Magnetoresistance), einen Riesenmagnetowiderstand (GMR: Giant Magnetoresistance), einen kolossalen Magnetowiderstand (CMR: Colossal Magnetoresistance) oder einen Tunnelmagnetowiderstand (TMR: Tunneling Magnetoresistance).
  • Die Implementierung von magnetoresistiven Elementen ist dem Fachmann auf dem Gebiet magnetoresistiver Sensorelemente bekannt und wird im Rahmen dieser Offenbarung nicht ausführlich beschrieben.
  • Zur Implementierung derartiger magnetoresistiver Elemente werden allgemein mehrere Schichten aus ferromagnetischen, antiferromagnetischen und/oder dielektrischen Materialien auf einem Substrat abgeschieden, und eine oder mehrere Schichten werden magnetisiert, um als Referenzschicht zu dienen. Magnetoresistive Sensoren sind üblicherweise ebenso empfindlich gegenüber Magnetfeldern in einer bestimmten Richtung (die von der Lage der Schichtebene und der Richtung der Magnetisierung in den Schichten abhängt) und weitgehend unempfindlich oder zumindest unempfindlicher gegenüber Magnetfeldern in anderen Richtungen, wie dem Fachmann ebenfalls bekannt ist.
  • Für magnetische Stromsensoren dient das durch einen zu messenden Strom erzeugte Magnetfeld zur indirekten Messung des Stroms. Magnetoresistive Elemente können zur Messung eines Magnetfelds in einer Brückenkonfiguration angeordnet sein, wie dem Fachmann bekannt ist.
  • Eine andere Art von Magnetfeldsensoren, welche bei verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet werden, sind Vortexsensoren. Zu Funktion und Aufbau eines Vortexsensors wird auf die frühere Anmeldung der Anmelderin mit dem Amtsaktenzeichen US 14/141,660 verwiesen, eingereicht am 27. Dezember 2013.
  • Dementsprechend können in den weiter unten detailliert beschriebenen Ausführungsbeispielen statt der beschriebenen Hallsensoren, insbesondere vertikaler Hallsensoren, auch andere Magnetfeldsensoren wie xMR-Sensoren, laterale Hallsensoren oder Vortexsensoren verwendet werden. Wie oben erläutert sind Magnetfeldsensoren gegenüber Magnetfeldern in manchen Richtungen empfindlich (senkrecht zu einer Sensorebene bei Hall-Sensoren, parallel zu einer Schichtebene bei xMR-Sensoren) und gegenüber Magnetfeldern in anderen Richtungen zumindest weitgehend unempfindlich. Die Richtung in der ein Magentfeldsensor wie oben beschrieben empfindlich ist, wird im Rahmen dieser Anmeldung als „Empfindlichkeitsrichtung“ bezeichnet.
  • Jegliche Bezeichnungen unter Bezugnahme auf die Figuren wie „oben“, „unten“, „Oberseite“, „Unterseite“, „rechts“ und „links“ sind nur zur leichteren Bezugnahme auf verschiedene Teile der Figuren gedacht und legen keine tatsächliche Lage der dargestellten Transistorvorrichtungen in Implementierungen fest, da diese in beliebigen Orientierungen implementiert sein können.
  • Gleiche oder einander entsprechende Merkmale tragen in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen und werden nicht wiederholt beschrieben.
  • Die 1 ist eine schematisch Darstellung einer Transistorvorrichtung 13 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Transistorvorrichtung der 1 umfasst einen Transistorchip 10, d. h. einen Halbleiterchip, auf dem zumindest ein Transistor ausgebildet ist. Der Transistor kann insbesondere ein Leistungstransistor sein, der zum Schalten hoher Ströme (beispielsweise mehrerer Ampere) und/oder hoher Spannungen (beispielsweise mehr als 50 Volt oder mehr als 100 Volt) ausgelegt ist, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Der Transistorchip kann ein Chip auf Siliziumbasis sein, es sind jedoch auch andere Halbleiter möglich.
  • Auf dem Transistorchip 10 ist direkt ein Magnetfeldsensorchip 11, welcher einen Magnetfeldsensor beinhaltet, aufgebracht. „Direkt“ bedeutet insbesondere, dass der Transistorchip und der Chip mit dem Magnetfeldsensorchip 11 keine eigenen Verpackungen (packages) aufweisen. Insbesondere kann der Magnetfeldsensorchip 11 auf eine Lastelektrode eines Lastanschlusses (z. B. Drain-Elektrode) des Transistorchips 10 aufgebracht sein. In diesem Fall kann der Magnetfeldsensorchip 11 auf einer Seite, die der Lastelektrode zugewandt ist, eine Isolationsschicht (beispielsweise aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid) aufweisen, und/oder es kann eine derartige Isolationsschicht zwischen dem Transistorchip 10 und dem Magnetfeldsensorchip 11 auf andere Weise bereitgestellt sein, um einen Kurzschluss zwischen dem Magnetfeldsensorchip 11 und der Lastelektrode zu vermeiden. Der Magnetfeldsensor kann ein magnetoresistiver Sensor, ein vertikaler Hallsensor, ein lateraler Hallsensor, oder ein Vortexsensor wie oben beschrieben sein. Ein derartiges Aufbringen des Magnetfeldsensorchips 11 auf den Transistorchip 10 wird auch als Chip-on-Chip-Technik bezeichnet. Ebenso geläufig ist dafür die Bezeichnung Chip-on-Chip Technik.
  • Auf diese Weise ist es bei manchen Ausführungsbeispielen möglich, dass der Magnetfeldsensor des Magnetfeldsensorchips 11 nahe an dem Transistorchip 10, insbesondere nahe an der Lastelektrode, angeordnet ist und so ein stärkeres durch einen Stromfluss durch den Transistorchip erzeugtes Magnetfeld am Ort des Magnetfeldsensors vorliegt als bei Anordnungen, wo sich der Magnetfeldsensorchip 11 weiter vom Transistorchip 10 befindet. Der Transistorchip 10 und der Magnetfeldsensorchip 11 mit dem Magnetfeldsensor können dann bei manchen Ausführungsbeispielen in einer gemeinsamen Verpackung (package) 12 angeordnet werden.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Magnetfeldsensorchip 11, wie später näher erläutert werden wird, auch noch weitere Funktionen beinhalten, beispielsweise Treiber für den Magnetfeldsensor und/oder Funktionen für den Transistor des Transistorchips 10. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Magnetfeldsensorchip 11 auch mehr als einen Magnetfeldsensor enthalten. Beispiele hierfür werden weiter unten detailliert erläutert.
  • Durch die Verwendung der Chip-on-Chip-Technik, bei welcher ein Chip mit einem Magnetfeldsensor auf einer Elektrode eines Transistorchips angebracht wird, ist bei manchen Ausführungsbeispielen ein kompakter Aufbau möglich und der Magnetfeldsensor ist nahe an der Elektrode und kann somit bei manchen Ausführungsbeispielen ein vergleichsweise starkes Magnetfeld messen.
  • Um Strommessungen mittels Magnetfeldsensoren an Transistorchips näher zu erläutern, zeigt die 2 ein Beispiel für einen Transistorchip, auf dessen Basis dann verschiedene Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In 2 ist als Beispiel für einen Transistorchip ein Transistorchip 20 dargestellt. Der Transistorchip 20 weist auf einer ersten Seite (in 2 die Unterseite, auch wenn die dargestellte Orientierung nicht als einschränkend auszulegen ist) eine erste Lastelektrode 21 eines ersten Lastanschlusses und auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite (in 2 die Oberseite) eine zweite Lastelektrode 22 eines zweiten Lastanschlusses auf. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Transistorchip 20 ein MOSFET-Chip, die erste Lastelektrode 21 eine Drain-Elektrode, und die zweite Lastelektrode 22 ist eine Source-Elektrode. Zudem kann beispielsweise auf einem Teil der Oberseite oder an einer Seitenfläche eine Steuerelektrode (z. B. Gate-Elektrode; in 2 nicht dargestellt) bereitgestellt sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die erste Lastelektrode 21 eine Source-Elektrode und die zweite Lastelektrode 22 eine Drain-Elektrode sein. In den folgenden Erläuterungen wird jedoch als Beispiel davon ausgegangen, dass 21 eine Drain-Elektrode und 22 eine Source-Elektrode des Transistorchips 20 ist und der Transistorchip 20 ein MOSFET-Chip ist. Der Transistorchip 20 kann in dem Beispiel der 2 ein n-Typ-MOSFET sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann auch ein p-Typ-MOSFET oder eine andere Art von Transistor verwendet werden.
  • Zur Kontaktierung der zweiten Lastelektrode 22 dient bei dem Ausführungsbeispiel der 2 ein Bonddraht 23, welcher in dem Ausführungsbeispiel der 2 eine gebogene (abgewinkelte) Form aufweist. Bei anderen Ausführungsbeispielen sind auch andere Verläufe möglich. Ein derartiger Transistorchip 20 kann beispielsweise in einem Gehäuse derart angeordnet werden, dass die erste Lastelektrode ein Leadframe des Gahäsues kontaktiert. Eine andere Möglichket könnte sein, den Transistorchip beispielsweise auf eine Leiterplatte derart zu befestigen, dass die erst Lastelektrode 21 eine oder mehrere elektrische Leitungen kontaktiert, welche beispielsweise zu einem Pin eines Chipgehäuses oder zu weiteren Schaltungsteilen führen können. Über den Bonddraht 23 kann beispielsweise (zum Beispiel über ein Leadframe) ebenso eine Verbindung zu einem Pin eines Chipgehäuses hergestellt werden.
  • Im Betrieb kann Strom in einem eingeschalteten Zustand des MOSFETs des Transistorchips 20, wie durch gezogene Pfeile 24 angedeutet, durch den Transistorchip 20 fließen, d. h. von der ersten Lastelektrode 21 durch den Transistorchip 20 und dann über die zweite Lastelektrode 22 zu dem Bonddraht 23 hin und durch diesen hindurch. Bei anderer Polung kann der Stromfluss die andere Richtung aufweisen.
  • Die zweite Elektrode 22 ist mittels eines Bonddrahtes 23 kontaktiert. Die erste Lastelektrode 21 kann beispielsweise dadurch kontaktiert werden, dass der Transistorchip 20 mit der Lastelektrode 21 auf einer Leiterbahn befestigt wird. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Lastelektrode 21 ebenso durch einen Bonddraht kontaktiert werden.
  • Durchgezogene Linien 24 in 2 veranschaulichen einen möglichen Stromfluss durch den Transistorchip 20 in einem eingeschalteten Zustand von der ersten Lastelektrode 21 durch den Transistorchip 20 hindurch zu der zweiten Lastelektrode 22 und von dort durch den Bonddraht 23. Gestrichelte Linien 25 in 2 veranschaulichen ein Magnetfeld, wie es durch diesen Stromfluss erzeugt wird. Der durch die durchgezogenen Linien 24 angedeutete Stromfluss und das durch die gestrichelten Linien 25 dargestellte, hierdurch erzeugte Magnetfeld wird in den folgenden Ausführungsbeispielen zur weiteren Veranschaulichung verwendet.
  • Die folgenden Figuren zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele, welche auf dem Transistorchip 20 der 2 beruhen. Bereits unter Bezugnahme auf die 2 erläuterten Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht wiederholt beschrieben.
  • Die 3A zeigt eine Transistorvorrichtung 34 gemäß manchen Ausführungsbeispielen, welche auf dem Transistorchip 20 der 2 basiert. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3A dient der Transistorchip 20 als Basischip, im Englischen als „base chip“ bezeichnet, auf den direkt, wie bereits unter Bezugnahme auf die 1 erläutert, ein weiterer Magnetfeldsensorchip 30 als sogenannter „Top Chip“ angebracht ist. Insbesondere ist der Magnetfeldsensorchip 30 - gegebenenfalls mit einer elektrischen Isolierung - direkt auf der zweiten Lastelektrode 22 angebracht. Der Magnetfeldsensorchip 30 enthält einen vertikalen Hall-Sensor 31 zum Messen des in 2 dargestellten Magnetfelds, welches von einem Strom durch den Transistorchip 20 hervorgerufen wird. Dieses Magnetfeld hängt unmittelbar mit dem Strom zusammen, sodass von dem gemessenen Magnetfeld auf den Strom zurückgeschlossen werden kann. Hierzu kann beispielsweise eine Kalibrierung durchgeführt werden, bei der bekannte Ströme durch den Transistorchip 20 geschickt werden oder ein Strom durch den Transistorchip 20 mit einem weiteren Strommesser, beispielsweise einem mit dem Bonddraht 23 verbundenen Strommesser, gemessen wird.
  • Die 3B zeigt eine Transistorvorrichtung 35 als Abwandlung der Transistorvorrichtung 34 der 3A, in der statt des Magnetfeldsensorchips 30 mit dem vertikalen Hall-Sensor 31 ein Magnetfeldsensorchip 32 mit einem lateralen Hall-Sensor 33 dargestellt ist. In der in 3B dargestellten Orientierung ist der laterale Hall-Sensor hauptsächlich empfindlich gegenüber Magnetfeldern, die von dem Stromfluss durch den Bonddraht erzeugt werden (siehe hierzu auch die Magnetfeldlinien der 2). Es ist aber auch möglich, den Magnetfeldsensorchip 30 „hochkant“ auf dem Transistorchip 20 anzubringen, sodass der laterale Hall-Sensor 33 die gleiche Empfindlichkeitsrichtung wie der vertikale Hall-Sensor 31 der 3A aufweist. Die 3B ist ein Beispiel, wie statt eines vertikalen Hallsensors wie dem vertikalen Hallsensor in 3A eine andere Art von Magnetfeldsensor, in diesem Fall der laterale Hallsensor 33, verwendet werden kann.
  • Die 4 zeigt ein Beispiel für Transistorvorrichtung 43 mit einer Anordnung eines vertikalen Hall-Sensors 40, wie beispielsweise des vertikalen Hall-Sensors 31 der 3A in einem Magnetfeld. Wie in 4 dargestellt, kann der vertikale Hall-Sensor 40, auch als Hall-Platte bezeichnet, so angeordnet sein, dass die Magnetfeldlinien unter einem Winkel nahe der Senkrechten auf den vertikalen Hall-Sensor 40 treffen. Vertikale Hall-Sensoren, wie der vertikale Hall-Sensor 40 der 4, sind auf Magnetfelder senkrecht zu der Ebene des Hall-Sensors empfindlich, sodass bei einer Anordnung wie in der 4 näherungsweise das gesamte Magnetfeld am Ort des Hall-Sensors gemessen werden kann. Es sind jedoch auch andere Anordnungen möglich, bei denen das Magnetfeld mehr oder weniger schräg auf den vertikalen Hall-Sensor 40 trifft. In diesem Fall wird die Komponente des Magnetfelds senkrecht zu dem Hall-Sensor gemessen.
  • Zur Messung des Magnetfelds wird in herkömmlicher Weise ein Bias-Strom IBias mittels einer Stromquelle 41 durch den vertikalen Hall-Sensor 40 geschickt und eine sich ergebende Hall-Spannung 42 VHall wird gemessen. Dies entspricht der üblichen Messung von Magnetfeldern mittels Hall-Sensoren und wird daher hier nicht näher erläutert.
  • Die Verwendung eines Magnetfeldsensors, wie des dargestellten vertikalen Hall-Sensors 40, ermöglicht bei manchen Ausführungsbeispielen eine Strommessung, die keine Verluste im Strompfad (zum Beispiel durch den Transistorchip 20 und den Bonddraht 23) verursacht, weil die Messung außerhalb des Strompfads stattfindet. Zudem wirken sich parasitäre Induktivitäten im Strompfad nicht auf die Messung selbst aus, was eine relativ große Genauigkeit der Strommessung bei manchen Ausführungsbeispielen mit sich bringen kann. Die Messung ist auch unabhängig von den Eigenschaften des Transistors wie des Transistorchips 20. Beispielsweise ist die Messung bei manchen Ausführungsbeispielen unabhängig von einer Schaltkennlinie des Transistors.
  • Eine Strommessung auf Basis von Magnetfeldsensoren, wie oben erläutert, kann anfällig gegenüber Streufeldern sein, d. h. gegenüber von Magnetfeldern, welche von anderen Komponenten, beispielsweise anderen Stromleitungen, erzeugt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Einfluss von derartigen Streufeldern durch den Einsatz von zwei oder mehr Magnetfeldsensoren verringert werden. Beispiele hierfür werden nunmehr unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 näher erläutert. In den 5 bis 7 werden dabei Anordnungen mit zwei vertikalen Hall-Sensoren als Beispiel verwendet. Es sind jedoch bei anderen Ausführungsbeispielen auch Anordnungen mit mehr als zwei Magnetfeldsensoren oder andere Magnetfeldsensoren als Hall-Sensoren möglich.
  • Die 5A zeigt eine Transistorvorrichtung 54 gemäß einem Ausführungsbeispiel, welches wiederum auf dem Transistorchip 20 mit dem Bonddraht 23 basiert. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5A sind zwei vertikale Hall-Sensoren 50A, 50B auf der zweiten Lastelektrode 22 angeordnet. Die durch die gestrichelten Linien 25 angedeuteten Magnetfeldlinien treffen dabei unter verschiedenen Winkeln auf die vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B, sodass diese unterschiedliche effektive Magnetfelder messen. Ein Streufeld von einem weiter entfernten Störer, als Beispiel mit einem Pfeil 51 in der 5A angedeutet, kann in vielen Fällen als zwischen den vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B konstant angenommen werden (Fernfeldnäherung). Wenn wie in 5A die vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B dann gleich orientiert sind (in diesem Fall parallel), also gleiche Empfindlichkeitsrichtungen ausweisen, messen die vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B näherungsweise das gleiche Streufeld. Wird dann, wie später erläutert, eine Differenz zwischen den Signalen der vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B gebildet, hebt sich der Einfluss des Streufelds entsprechend dem Pfeil 51 im Wesentlichen auf, und das Differenzsignal zeigt das durch den Stromfluss durch den Transistorchip hervorgerufene Magnetfeld an.
  • Zur weiteren Veranschaulichung der obigen Erläuterungen zeigt die 5B eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt 55 der Transistorvorrichtung 54 der 5A. Insbesondere sind in 5B die vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B und zur Veranschaulichung nur eine gestrichelte Linie 25 entsprechend einer Magnetfeldlinie, welche in der Ebene der zweiten Lastelektrode 22 liegt, dargestellt (vgl. die in 2 dargestellten und erläuterten Magnetfeldlinien).
  • Die vertikalen Hall-Sensoren 50A und 50B sind in einer Empfindlichkeitsrichtung senkrecht zu ihrer Ebene empfindlich. Diese Empfindlichkeitsrichtung ist in 5B durch einen Pfeil 53 angedeutet. Die Magnetfeldlinie 25 trifft unter einem Winkel α1 auf den ersten vertikalen Hall-Sensor 50A und unter einem Winkel α2 auf den zweiten vertikalen Hall-Sensor 50B. Die Winkel werden dabei jeweils zu einer Tangente 52A bzw. 52B an der Linie 25 in einem Schnittpunkt der Magnetfeldlinie 25 mit dem vertikalen Hall-Sensor 50A bzw. 50B gemessen. Bei abnehmendem Abstand zwischen den vertikalen Hall-Sensoren 50A und 50B sind die beiden Winkel α1 und α2 zunehmend identisch. Mit wachsendem Abstand erreicht die Winkeldifferenz maximal 90°.
  • Bei einer magnetischen Flussdichte B verursacht durch den Stromfluss durch den Transistor „sieht“ der erste vertikale Hall-Sensor 50A ein effektives Magnetfeld abs(B) · sinα1, und der zweite vertikale Hall-Sensor 50B „sieht“ ein Magnetfeld abs(B) · sinα2, wobei „abs“ den Absolutwert bezeichnet. Das so „gesehene“ Magnetfeld entspricht der Komponente des Magnetfeldes B in der Empfindlichkeitsrichtung gemäß dem Pfeil 53. Da α1 und α2 unterschiedlich sind, unterscheiden sich wie oben erläutert auch die durch die vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B jeweils gemessene Magnetfelder, sodass sich ein nicht verschwindendes Differenzsignal ergibt. Das Streufeld 51 trifft hingegen in vielen Fällen - bei einer Fernfeldnäherung - unter näherungsweise gleichem Winkel auf den ersten und zweiten vertikalen Hall-Sensor 50A, 50B, sodass sich hier wie erläutert kein Differenzsignal ergibt. Das heißt, dass bei Nutzung des beschriebenen Differenzsignals als Messignal der beiden Hall-Sensoren dieses Differenzsignal unempfindlich gegenüber homogenen Streufeldern wie dem Streufeld 51 ist.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen wird einer der vertikalen Hall-Sensoren, im Falle der 5A den vertikalen Hall-Sensor 50A, in einem Zwischenraum zwischen einer elektrischen Verbindung, wie dem Bonddraht 23, und der Elektrode 22 angeordnet. Hierdurch „sieht“ der vertikalen Hall-Sensor 50A auch das Magnetfeld um den Bonddraht 23 mit relativ hoher Stärke, während der vertikalen Hall-Sensor 50B dieses Magnetfeld aufgrund des größeren Abstands zum Bonddraht 23 weniger stark misst. Dies erhöht die Differenz zwischen den Signalen der vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B.
  • Es ist jedoch zu bemerken, dass der beschriebene Effekt, d. h. die Streufeldunterdrückung durch Differenzbildung, nicht nur bei der konkret dargestellten Anordnung der vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B möglich ist, sondern allgemein, wenn die vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B oder andere Magnetfeldsensoren so angeordnet sind, dass sie das durch den Stromfluss entstehende Magnetfeld verschieden stark messen, beispielsweise, weil die Magnetfeldlinien 25 wie oben erläutert unter verschiedenen Winkeln auf die vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B treffen; sodass die gemessene Magnetfeldkomponente senkrecht zu einer Ebene des jeweiligen vertikalen Hall-Sensors unterschiedlich ist, und gleichzeitig die Empfindlichkeitsrichtungen gleich sind, sodass homogene Streufelder von beiden vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B gleich gemessen werden. Entsprechendes gilt für andere der eingangs erläuterten Magnetfeldsensortypen. Da der Stromfluss durch eine Transistorvorrichtung und somit der Verlauf der sich ergebenden Magnetfeldern sich im Wesentlichen aus der Geometrie der Transistorvorrichtung (Dimensionierung der Elektroden, Anordnung von elektrischen Verbindungen wie Bonddrähten) ergibt, ist es für den Fachmann problemlos möglich, für eine gegebene Transistorvorrichtung eine geeignete Anordnung von Magnetfeldsensoren nach den obigen Vorgaben, dass das Magnetfeld verschieden stark gemessen werden soll, zu finden.
  • Zwei oder mehr Magnetfeldsensoren, wie die vertikalen Hall-Sensoren 50A, 50B der 5A, können in einem einzigen Chip integriert sein. Ein Beispiel für eine entsprechende Transistorvorrichtung 62 ist in 6 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 sind zwei vertikale Hall-Sensoren 61A, 61B in einem Magnetfeldsensorchip 60 bereitgestellt. Dieser Magnetfeldsensorchip 60 ist - ähnlich wie unter Bezugnahme auf die 3 für den Magnetfeldsensorchip 30 erläutert - auf der zweiten Lastelektrode 22 als „Top Chip“ angebracht. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Magnetfeldsensorchip 60 dabei derart positioniert sein, dass der vertikale Hall-Sensor 61A in einem Zwischenraum zwischen dem Bonddraht 23 und der zweiten Elektrode 22 angeordnet ist, während der vertikale Hall-Sensor 61B außerhalb dieses Zwischenraums angeordnet ist.
  • Zu bemerken ist, dass die Anordnung eines Magnetfeldsensors in einem Zwischenraum zwischen einer elektrischen Verbindung und der Elektrode 22 nicht auf dem Bonddraht 23 als elektrische Verbindung beschränkt ist. Als weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die 7 eine Transistorvorrichtung 71 mit dem Transistorchip 20 mit der zweiten Lastelektrode 22 in einer Draufsicht. Statt des Bonddrahts 23 ist ein Metallclip 70 zur Stromleitung bereitgestellt. Ein Metallclip ist dabei ein mehr oder weniger starres Metallstück, welches auch andere Formen als die dargestellte rechteckige Form aufweisen kann. Der Metallclip 70 schafft eine elektrische Verbindung zu der zweiten Lastelektrode 22 z.B. durch eine mechanische Spannung des Metallclips 70, d.h. der Metallclip 70 drückt gegen die zweite Lastelektrode 22. Somit ist kein Bonding per Ultraschall nötig. Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 ist der Magnetfeldsensorchip 60, welcher bereits unter Bezugnahme auf die 6 diskutiert wurde, derart angeordnet, dass der vertikale Hall-Sensor 61A in einem Zwischenraum zwischen dem Metallclip 70 und der zweiten Lastelektrode 22 angeordnet ist, während der vertikale Hall-Sensor 61B außerhalb dieses Zwischenraums angeordnet ist. Auch hier kann durch Differenzbildung der Signale der vertikalen Hall-Sensoren 61A, 61B ein homogenes magnetisches Streufeld unterdrückt werden.
  • Eine Möglichkeit, um eine Differenzbildung von zwei Sensorsignalen s1 und s2 der in 5 -7 diskutierten vertikalen Hall-Sensoren zu erreichen, ermöglicht eine Verschaltung wie in 8 gezeigt. Hier wird ein erstes Signal s1 eines ersten Magnetfeldsensors (beispielsweise des vertikalen Hall-Sensors 50A der 5A oder des vertikalen Hall-Sensors 61A der 6 und 7) einem positiven Eingang eines Differenzverstärkers 80 zugeführt, und ein zweites Signal s2 eines zweiten Magnetfeldsensors (beispielsweise des vertikalen Hall-Sensors 50B der 5A oder des vertikalen Hall-Sensors 61B der 6 und 7) einem negativen Eingang des Differenzverstärkers 80 zugeführt. Ein sich ergebendes Differenzsignal s wird dann wie beschrieben ausgewertet, um Rückschlüsse auf den Stromfluss zu ziehen. Ein homogenes Streufeld, wie das in 5A gezeigte Streufeld 51, ändert beide Signale s1, s2 im Wesentlichen in der gleichen Weise, sodass diese in der Änderung im Signal s sich nahezu aufhebt. Ein solcher Sensor weist daher eine Robustheit gegenüber magnetischen Streufeldern auf, was die Genauigkeit einer Strommessung erhöht.
  • In den 3, 6 und 7 wurden einer oder mehrere Magnetfeldsensoren, in diesem Fall Hall-Sensoren, als in einem Chip („Top Chip“) integriert dargestellt. Neben Magnetfeldsensoren können in einem derartigen Chip auch weitere Komponenten integriert sein. Beispiele hierfür werden nunmehr unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 näher erläutert.
  • Das Ausführungsbeispiel der 9 zeigt eine Transistorvorrichtung 94 und beruht auf dem Ausführungsbeispiel der 3A, und gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals erläutert. Insbesondere ist bei dem Ausführungsbeispiel der 9 ein Magnetfeldsensorchip 90 mit dem bereits erläuterten vertikalen Hall-Sensor 31 auf der zweiten Elektrode 22 bereitgestellt.
  • Zusätzlich zu dem vertikalen Hall-Sensor 31 umfasst der Magnetfeldsensorchip 90 weiter Elemente, die dem vertikalen Hall-Sensor 31 zugeordnet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der 9 sind dies insbesondere ein Hall-Treiber 92, welcher, wie auch unter Bezugnahme auf 4 erläutert, dem vertikalen Hall-Sensor 31 einen Bias-Strom zuführt sowie eine Hall-Verarbeitung 93, welche die Hall-Spannung misst und gegebenenfalls weiterverarbeitet. Ein Beispiel für eine derartige weitere Verarbeitung kann eine Filterung oder eine Kodierung umfassen, um das gemessene Signal dann an eine weitere Einheit zur weiteren Auswertung zu senden. Die Hall-Verarbeitung kann beispielsweise auch einen Analog-DigitalWandler umfassen, um die erfasste Hall-Spannung zu digitalisieren. Der Hall-Treiber 92, der vertikale Hall-Sensor 31 und die Hall-Verarbeitung 93 werden im Folgenden auch zusammenfassend als Hall-Einheit 91 bezeichnet.
  • Die 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transistorvorrichtung 105, welches wiederum auf dem Ausführungsbeispiel der 3A basiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Magnetfeldsensorchip 100 mit dem vertikalen Hall-Sensor 31 auf der zweiten Elektrode 22 bereitgestellt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 9 enthält auch der Magnetfeldsensorchip 100 die bereits beschriebene Hall-Einheit 91. Zudem enthält der Magnetfeldsensorchip 100 Schaltungsteile, welche den Transistorchip 20 ansteuern. In dem Beispiel der 10 umfasst dies eine MOSFET-Treiberschaltung 102, eine MOSFET-Diagnoseschaltung 103 und eine MOSFET-Schutzschaltung 104. Die Schaltungen 102 bis 104 werden zusammenfassend auch als MOSFET-Einheit 101 bezeichnet.
  • Der MOSFET-Treiber 102 liefert ein Signal, insbesondere eine Gate-Source-Spannung, um den Transistorchip 20 zu öffnen und zu schließen. Die MOSFET-Diagnoseschaltung 103 überwacht die Funktionalität des MOSFETs. Beispielsweise kann überprüft werden, ob ein von dem MOSFET-Treiber 102 erzeugtes Gate-Source-Signal korrekte Pegel aufweist. Die MOSFET-Schutzschaltung 104 kann den Transistorchip 20 vor schädlichen Ereignissen, wie Übertemperatur oder Überstrom, schützen. Beispielsweise kann die Schutzschaltung 104 einen Temperatursensor umfassen und bei einer Übertemperatur, d. h. einer Temperatur über einem vorgegebenen Schwellenwert, den Transistorchip 20 öffnen, um einen Stromfluss zu unterbrechen. Für einen Überstromschutz kann eine Messung des vertikalen Hall-Sensors 31 herangezogen werden. Wenn die Strommessung durch den vertikalen Hall-Sensor 31 einem Überstrom, d. h. einem Strom über einem vorgegebenen Schwellenwert, anzeigt, kann ebenso der Transistorchip 20 geöffnet werden.
  • Die erläuterten Funktionalitäten der MOSFET-Einheit 101 dienen lediglich als Beispiel und jegliche herkömmliche Schaltungen, die im Zusammenhang mit der Ansteuerung, Diagnose und dem Schutz von MOSFETs oder anderen Transistoren verwendet werden, könne hier implementiert sein, beispielsweise von sogenannten intelligenten Leistungsschaltern bekannte Funktionalitäten.
  • Die 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transistorvorrichtung 111, welches auf dem Ausführungsbeispiel der 6 basiert. Insbesondere enthält bei dem Ausführungsbeispiel der 11 ein Magnetfeldsensorchip 110, welcher auf der zweiten Lastelektrode 22 angebracht ist, den ersten vertikalen Hall-Sensor 61A und den zweiten vertikalen Hall-Sensor 61B. Zusätzlich zu den vertikalen Hall-Sensoren 61A, 61B enthält der Magnetfeldsensorchip 110 Treiberschaltungen und Verarbeitungsschaltungen für beide Hall-Sensoren 61A, 61B. In dem Ausführungsbeispiel der 11 enthält der Magnetfeldsensorchip 110 insbesondere eine erste Hall-Einheit 91A mit dem ersten vertikalen Hall-Sensor 61A und eine zweite Hall-Einheit 91B mit dem zweiten vertikalen Hall-Sensor 61B. Die erste Hall-Einheit 91A und die zweite Hall-Einheit 91B sind jeweils wie die bereits beschriebene Hall-Einheit 91 der 9 und 10 aufgebaut, wobei die Hall-Treiber 92A, 92B dem Hall-Treiber 92 der Hall-Einheit 91 und die Hall-Verarbeitungen 93A, 93B der Hall-Verarbeitung 93 der Hall-Einheit 91 entspricht.
  • Die 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transistorvorrichtung 121, welches im Wesentlichen einer Kombination der Ausführungsbeispiele der 10 und 11 ist. Hier enthält ein Magnetfeldsensorchip 120, welcher auf der zweiten Lastelektrode 22 angebracht ist, die vertikalen Hall-Sensoren 61A, 61B. Wie unter Bezugnahme auf die 11 erläutert, enthält der Chip die erste Hall-Einheit 91A mit dem vertikalen Hall-Sensor 61A und die zweite Hall-Einheit 91B mit dem vertikalen Hall-Sensor 61B. Zusätzlich ist, wie in der 10 dargestellt, die MOSFET-Einheit 101 in dem Magnetfeldsensorchip 120 integriert. Ein Überstrom kann dabei auf Basis eines Differenzsignals der beiden Hall-Sensoren festgestellt werden. Hierzu kann der Magnetfeldsensorchip 120 eine Schaltung wie in 8 dargestellt zur Bildung der Differenz enthalten.
  • Wie aus den 9 bis 12 ersichtlich, kann ein Chip neben einem oder mehreren Magnetfeldsensoren, wie vertikalen Hall-Sensoren, also verschiedene zusätzliche Funktionalitäten beinhalten, sowohl Funktionalitäten, die direkt mit den Magnetfeldsensoren verbunden sind, wie Treiber- und Auswerte-Schaltungen, als auch andere Funktionalitäten, beispielsweise Treiberschaltungen, Schutzschaltungen und Diagnoseschaltungen für einen Transistor, wie den Transistorchip 20.
  • Die 13 und 14 zeigen Flussdiagramme zur Veranschaulichung von Verfahren zur Herstellung von Transistorvorrichtungen gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele. Zur Vermeidung von Wiederholungen und zur besseren Veranschaulichung werden die Verfahren der 13 und 14 unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen Transistorvorrichtungen beschrieben. Die Verfahren der 13 und 14 können jedoch auch zur Herstellung anderer Transistorvorrichtungen verwendet werden.
  • Während die Verfahren als Abfolgen von Vorgängen beschrieben sind, ist zu bemerken, dass die dargestellte Reihenfolge der Vorgänge nicht als einschränkend auszulegen sind. Insbesondere können verschiedene Vorgänge auch bei der Prozessierung und Herstellung von Transistorvorrichtungen gleichzeitig ausgeführt werden, beispielsweise, indem verschiedene Komponenten in gemeinsamen Prozessen implementiert werden.
  • Das Verfahren der 13 umfasst bei 130 ein Bereitstellen eines Transistorchips. Ein Transistorchip ist wie erläutert ein Chip, welcher einen oder mehrere Transistoren umfasst. Der Transistorchip kann insbesondere ein Transistorchip 20, wie in 2 dargestellt, sein. Der Transistorchip kann auf einer ersten Seite eine erste Lastelektrode und auf einer zweiten Seite eine zweite Lastelektrode aufweisen, wie für die Lastelektroden 21, 22 der 5A dargestellt.
  • Bei 131 umfasst das Verfahren ein Bereitstellen eines Magnetfeldsensorchips mit einem oder mehreren Magnetfeldsensoren auf einer Elektrode des Transistorchips mit einer Chip-on-Chip-Technik, wie beispielsweise für den Magnetfeldsensorchip 30 der 3A oder den Magnetfeldsensorchip 60 der 6 erläutert wurde. Neben einem oder mehreren Magnetfeldsensoren, beispielsweise vertikalen Hall-Sensoren, kann der Magnetfeldsensorchip auch weitere Funktionen, wie Treiber- und Verarbeitungsfunktionen für den Magnetfeldsensor oder Funktionen für den Transistor des Transistorchips umfassen, wie dies unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 anhand von Beispielen erläutert wurde.
  • Sämtliche Variationen und Abwandlungen, welche bezüglich der Vorrichtungen der 1 und 3 bis 12 beschrieben wurden, sind auch auf die Verfahren der 13 und 14 anwendbar.
  • Ein weiteres Verfahren ist in 14 dargestellt. Das Verfahren der 14 umfasst bei 140 ein Bereitstellen eines Transistorchips. Dies entspricht dem bereits unter Bezugnahme auf 13 bei 130 beschriebenen Bereitstellen eines Transistorchips. Insbesondere kann der Transistorchip auf einer ersten Seite eine erste Lastelektrode und auf einer zweiten Seite eine zweite Lastelektrode aufweisen.
  • Bei 141 wird ein erster Magnetfeldsensor an einem ersten Ort auf der zweiten Lastelektrode des Transistorchips bereitgestellt und bei 142 wird ein zweiter Magnetfeldsensor an einem zweiten Ort auf der zweiten Lastelektrode bereitgestellt. Der erste und der zweite Ort sind dabei so gewählt, dass die Magnetfeldsensoren bei Stromfluss durch einen Transistor des Transistorchips verschiedene effektive Magnetfelder messen. Die kann wie unter Bezugnahme auf die 5B beschrieben dadurch erreicht werden, dass die Magnetfeldlinien unter unterschiedlichen Winkeln auf den ersten und zweiten Magnetfeldsensor treffen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann zudem der erste Magnetfeldsensor in einem Zwischenraum zwischen einer elektrischen Verbindung zu der Lastelektrode und der Lastelektrode selbst angeordnet sein, wie dies für den vertikalen Hall-Sensor 50A in 5A und für den vertikalen Hall-Sensor 61A in 7 gezeigt ist. Der zweite Magnetfeldsensor ist außerhalb dieses Zwischenraums angeordnet. Wie bereits erläutert, verstärkt dies den Effekt, dass die beiden Magnetfeldsensoren verschiedene effektive Magnetfelder sehen und durch Differenzbildung zwischen den Signalen kann dann der Einfluss von Streufeldern verringert werden.
  • Die Verfahren der 13 und 14 können auch kombiniert werden, indem der erste Magnetfeldsensor und der zweite Magnetfeldsensor in einem Magnetfeldsensorchip bereitgestellt sind, welcher dann mit einer Chip-on-Chip-Technik auf der Elektrode angebracht wird.
  • Bei manchen der oben beschriebenen Transistorvorrichtungen und Verfahren wird eine Streufeldunterdrückung erreicht, indem Messungen von zwei Magnetfeldsensoren miteinander kombiniert werden, wie dies beispielsweise unter Bezugnahme auf die 5B detailliert erläutert wurde. Eine weitere Möglichkeit zur Streufeldunterdrückung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 15-17 erläutert. Diese Möglichkeit der Streufeldunterdrückung ist mit den oben diskutierten Ausführungsbeispielen kombinierbar, d.h. sie kann in jedem der oben genannten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden.
  • Die 15 zeigt eine Transistorvorrichtung 152 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Zur Vermeidung von Wiederholungen tragen Komponenten, die bereits unter Bezugnahme auf vorherige Ausführungsbeispiele erläutert wurden, die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals erläutert. Die Transistorvorrichtung 152 der 15 weist einen Magnetfeldsensorchip 150 auf, welcher wie bei vorherigen Ausführungsbeispielen mit einer Chip-on-Chip-Technik auf einem Transistorchip 22, insbesondere auf einer Elektrode 22 hiervon, angebracht ist. Der Magnetfeldsensorchip 150 weist einen vertikalen Hall-Sensor 31 auf, um wie beschriebenen einen Strom durch den Transistorchip 20 zu messen.
  • Ein detaillierteres Diagramm des Magnetfeldsensorchips 150 ist im unteren Teil der 15 dargestellt. Zudem ist hier ein MOSFET-Transistor 151 des Transistorchips 20 zur Veranschaulichung des Austausches von Signalen dargestellt. Dieser MOSFET-Transistor 151 ist jedoch kein Teil des Magnetfeldsensorchips 150, sondern ist in dem Transistorchip 20 wie beschrieben implementiert.
  • Zusätzlich zu den bereits diskutierten Komponenten weist der Magnetfeldsensorchip 150 eine Logikschaltung 153 auf, welche die MOSFET-Treiberschaltung 102 mit einem pulsbreitenmodulierten Signal PWM (vom Englischen „pulse width modulation“) ansteuert. Entsprechend erzeugt die MOSFET-Treiberschaltung eine pulsbreitenmodulierte Gate-Spannung VGate als Steuersignal für den MOSFET-Transistor 151. Eine derartige pulsbreitenmodulierte Ansteuerung liegt bei vielen Anwendungen ohnehin vor. Beispielsweise wird bei Schaltnetzteilen (SMPS, switched mode power supply) bei manchen Implementierungen ein sogenannter primärseitiger Schalter mit einem pulsbreitenmodulierten Signal angesteuert, um einem Transformator Energie zuzuführen, wobei bei manchen Implementierungen durch Änderungen der Pulsbreite eine Ausgangsspannung reguliert werden kann.
  • Der Hall-Sensor 31 wird von dem Hall-Treiber 92 getrieben, und das Hall-Signal wird durch die Hall-Verarbeitung 93 ausgewertet. Bei dem Ausführungsbeispiel der 15 erhält die Hall-Verarbeitung 93 zusätzlich das pulsbreitenmodulierte Signal PWM und misst das Magnetfeld sowohl dann, wenn der Transistor 151 eingeschaltet ist (d.h. zwischen Drain und Source leitend ist) als auch, wenn er ausgeschaltet ist (d.h. sperrt). Durch eine Differenzbildung zwischen den Magnetfeldern kann dann durch die Logik 153, die dann als Auswerteschaltung dient, ein Streufeld herausgerechnet werden. Dies wird nun unter Bezugnahme auf 16 anhand von Beispielsignalen erläutert.
  • In 16 zeigt eine Kurve 161 ein Beispiel für eine pulsbreitenmodulierte Gate-Spannung VGate , welche zu einem entsprechenden pulsbreitenmodulierten Stromfluss eines Stromes I gemäß einer Kurve 160 führt.
  • Eine Kurve 162 zeigt ein entsprechendes von dem Hall-Sensor 31 gemessenes Magnetfeld BHall . Neben einem Anteil, der von dem Stromfluss erzeugt wird, weist das gemessene Magnetfeld auch einen Anteil eines Streumagnetfeldes BStray gemäß einer Kurve 163 auf. Dieses Streumagnetfeld kann insbesondere auch ein inhomogenes Streumagnetfeld sein.
  • Magnetfeldmessungen werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl im ausgeschalteten Zustand des Transistors (kein Stromfluss durch den Transistor) als auch im eingeschalteten Zustand vorgenommen. Dies wird durch Blöcke 164, 165 veranschaulicht. Während den Blöcken 164 wird das Magnetfeld ohne Stromfluss gemessen, und während der Blöcke 165 wird das Magnetfeld mit Stromfluss gemessen. Die so erhaltenen Messwerte werden voneinander subtrahiert.
  • Beispielsweise werden von dem während eines Blocks 165 gemessenen Magnetfeldes, das in dem vorherigen Block 164 gemessene Magnetfeld, das in dem nachfolgenden Block 164 gemessene Magnetfeld oder auch ein Mittelwert aus dem in dem vorherigen Block 164 und in dem nachfolgenden Block 164 gemessenen Magnetfeld abgezogen. Die Kurve 166 zeigt das Ergebnis, das im Wesentlichen dem durch den Strom gemäß der Kurve 160 hervorgerufenen Magnetfeld ohne das Streumagnetfeld entspricht. Abweichungen von dem durch den Strom hervorgerufenen Magnetfeld können sich beispielsweise dann ergeben, wenn das Streumagnetfeld auf einer Zeitskala variiert, welche nicht lang gegenüber der Periodendauer des pulsbreitenmodulierten Signals ist. Typische Streumagnetfelder variieren jedoch langsam und können auf diese Weise kompensiert werden.
  • In 17 ist ein entsprechendes Verfahren zur Messung eines Stroms eines Transistors, insbesondere eines MOSFETs, der mit einem pulsbreitenmodulierten Signal gesteuert wird, dargestellt.
  • Das Verfahren kann mittels der Transistorvorrichtung 152 der 15 implementiert werden und wird unter Bezugnahme auf die vorherigen Erklärungen zu den 15 und 16 beschrieben. Die Anwendung des Verfahrens der 17 ist jedoch nicht auf die Transistorvorrichtung 152 der 15 beschrieben.
  • Bei 170 wird ein Magnetfeld bei einem eingeschalteten MOSFET oder anderen Transistor gemessen. Bei 171 wird das Magnetfeld bei ausgeschaltetem Transistor gemessen. Wie unter Bezugnahme auf die 16 erläutert kann dies wiederholt während dem Anlegen eines pulsbreitenmodulierten Steuersignals an den Transistor geschehen. Bei 172 wird dann ein Strom durch den Transistor auf Basis einer Differenz der gemessenen Magnetfelder bestimmt, wie ebenfalls bereits oben erläutert.
  • Die Streufeldkompensation kann bei derartigen Ausführungsbeispielen also gleichzeitig mit einer pulsbreitenmodulierten Ansteuerung des Transistors, welche bei vielen Anwendungen ohnehin vorliegt, erfolgen, so dass beispielsweise keine separate Kalibrierungsphase zum Messen eines Untergrundes nötig ist.
  • Obgleich in dieser Beschreibung spezifische Ausführungsbeispiele illustriert und beschrieben wurden, werden Personen mit üblichem Fachwissen erkennen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierung als Substitution für die spezifischen Ausführungsbeispiele, die in dieser Beschreibung gezeigt und beschrieben sind, ohne von dem Umfang der gezeigten Erfindung abzuweichen, gewählt werden können. Es ist die Intention, dass diese Anmeldung alle Adaptionen oder Variationen der spezifischen Ausführungsbeispiele, die hier diskutiert werden, abdeckt. Daher ist es beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente der Ansprüche beschränkt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2017/0343608 A1 [0009]
    • US 14141660 [0053]

Claims (21)

  1. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152), umfassend: einen Transistorchip (10; 20) mit einer ersten Lastelektrode (21) und einer zweiten Lastelektrode (22), und einen Magnetfeldsensorchip (11; 30; 32; 60; 90; 100; 110; 120; 150) mit mindestens einem Magnetfeldsensor(31; 33; 40; 50A; 50B; 61A; 61B), wobei der Magnetfeldsensorchip (11; 30; 32; 60; 90; 100; 110; 120) auf der zweiten Lastelektrode (22) angebracht ist.
  2. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach Anspruch 1, wobei der Magnetfeldsensorchip (90; 100; 110; 120) eine Treiberschaltung (92) und/oder eine Verarbeitungsschaltung (93) für den mindestens einen Magnetfeldsensor (31; 33; 40; 50A; 50B; 61A; 61B) umfasst.
  3. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Magnetfeldsensorchip (100; 120) eine Treiberschaltung (102), eine Diagnoseschaltung (103) und/oder eine Schutzschaltung (104) für den Transistorchips (10; 20) umfasst.
  4. Transistorvorrichtung (152) nach Anspruch 3, wobei die Treiberschaltung (102) eingerichtet ist, ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal (VGate) für einen Transistor (151) des Transistorchips zu erzeugen, und wobei der Magnetfeldsensorchip eine Auswerteschaltung (153) umfasst, welche eingerichtet ist, ein Signal (BI), welches einen Strom zwischen den ersten Lastelektrode (21) und der zweiten Lastelektrode (22) anzeigt, auf Basis einer Differenz zwischen einem von dem mindestens einen Magnetfeldsensor (31), wenn der Transistor (151) durch das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (VGate) eingeschaltet ist, gemessenen ersten Magnetfeld und einem durch den Magnetfeldsensor (31), wenn der Transistor (151) durch das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (VGate) ausgeschaltet ist, gemessenen zweiten Magnetfeld zu erzeugen.
  5. Transistorvorrichtung (152) nach Anspruch 4, wobei die Logikschaltung (153) zum Bereitstellen eines pulsbreitenmodulierten Signals (PWM) für die Treiberschaltung (102) eingerichtet ist.
  6. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der mindestens eine Magnetfeldsensor (31; 33; 40; 50A; 50B; 61A; 61B) einen vertikalen Hall-Sensor oder einen lateralen Hall-Sensor umfasst.
  7. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der mindestens eine Magnetfeldsensor (31; 33; 40; 50A; 50B; 61A; 61B) einen ersten Magnetfeldsensor (61A) und einen zweiten Magnetfeldsensor (61B) umfasst, wobei der Magnetfeldsensorchip (60; 110; 120) derart auf der zweiten Elektrode (22) angeordnet ist, dass der erste Magnetfeldsensor (61A) und der zweite Magnetfeldsensor (61B) bei Stromfluss durch den Transistorchip (10; 20) verschiedene Magnetfelder messen.
  8. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach Anspruch 7, wobei der erste Magnetfeldsensor (61A) und der zweite Magnetfeldsensor (61B) gleiche Empfindlichkeitsrichtungen aufweisen, wobei der erste Magnetfeldsensor (61A) und der zweite Magnetfeldsensor (61B) derart angeordnet sind, dass ein Winkel (α1) zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121) hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des ersten Magnetfeldsensors (61A) verschieden von einem Winkel (a2) zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121) hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des zweiten Magnetfeldsensors (61B) ist.
  9. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach Anspruch 7 oder 8, weiter umfassend eine elektrische Verbindung (23; 70) zu der zweiten Lastelektrode (22), wobei der Magnetfeldsensorchip (60; 110; 120) derart angeordnet ist, dass der erste Magnetfeldsensor (61A) in einem Zwischenraum zwischen der elektrischen Verbindung (23; 70) und der zweiten Elektrode (22) angeordnet ist und der zweite Magnetfeldsensor (61B) außerhalb des Zwischenraums angeordnet ist.
  10. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach Anspruch 9, wobei die elektrische Verbindung einen Bonddraht (23) oder einen Metallclip (70) umfasst.
  11. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, weiter umfassend eine Auswerteschaltung (80) zum Bilden einer Differenz zwischen einem Ausgangssignal (s1) des ersten Magnetfeldsensors (61A) und einem Ausgangssignal (s2) des zweiten Magnetfeldsensors (61B) zum Erzeugen eines Signals, das einen Strom zwischen der ersten Lastelektrode und der zweiten Lastelektrode mit Streufeldkompensation angibt.
  12. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152), umfassend: einen Transistorchip (10; 20) mit einer ersten Lastelektrode (21) und einer zweiten Lastelektrode (22), einen ersten Magnetfeldsensor (50A; 61A), welcher auf der zweiten Lastelektrode (22) angeordnet ist, und einen zweiten Magnetfeldsensor (50B; 61B), welcher auf der zweiten Lastelektrode (22) angeordnet ist, wobei der erste Magnetfeldsensor (50A; 61A) und der zweite Magnetfeldsensor (50B; 61B) derart angeordnet sind, dass sie bei einem Stromfluss durch die Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121) verschiedene Magnetfelder messen.
  13. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach Anspruch 12, wobei der erste Magnetfeldsensor (50A; 61A) und der zweite Magnetfeldsensor (50B; 61B) gleiche Empfindlichkeitsrichtungen aufweisen, wobei der erste Magnetfeldsensor (50A; 61A) und der zweite Magnetfeldsensor (50B; 61B) derart angeordnet sind, dass ein Winkel (α1) zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121) hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des ersten Magnetfeldsensors (50A; 61A) verschieden von einem Winkel (a2) zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121) hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des zweiten Magnetfeldsensors (50B; 61B) ist.
  14. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach Anspruch 12 oder 13, weiter umfassend eine elektrische Verbindung (23; 70) zu der zweiten Elektrode (22), wobei der Magnetfeldsensorchip (60; 110; 120) derart angeordnet ist, dass der erste Magnetfeldsensor (61A) in einem Zwischenraum zwischen der elektrischen Verbindung (23; 70) und der zweiten Elektrode (22) angeordnet ist und der zweite Magnetfeldsensor (61B) außerhalb des Zwischenraums angeordnet ist.
  15. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121) nach Anspruch 14, wobei die elektrische Verbindung einen Bonddraht (23) oder einen Metallclip (70) umfasst.
  16. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, weiter umfassend eine Auswerteschaltung (80) zum Bilden einer Differenz zwischen einem Ausgangssignal (s1) des ersten Magnetfeldsensors (50A; 61A) und einem Ausgangssignal (s2) des zweiten Magnetfeldsensors (50B; 61B) zum Erzeugen eines Signals, das einen Strom zwischen der ersten Lastelektrode und der zweiten Lastelektrode mit Streufeldkompensation angibt.
  17. Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die erste Lastelektrode (21) und die zweite Lastelektrode (22) auf gegenüberliegenden Seiten des Transistorchips (20) angeordnet sind.
  18. Verfahren zur Herstellung einer Transistorvorrichtung(13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152), umfassend: Bereitstellen eines Transistorchips (20) mit einer ersten Lastelektrode (21) und einer zweiten Lastelektrode (22), und Anbringen eines Magnetfeldsensorchips (11; 30; 32; 60; 90; 100; 110; 120) mit mindestens einem Magnetfeldsensor (31; 33; 40; 50A; 50B; 61A; 61B) auf der zweiten Lastelektrode (22) .
  19. Verfahren zur Herstellung einer Transistorvorrichtung (13; 34; 43; 35; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152), umfassend: Bereitstellen eines Transistorchips (20) mit einer ersten Lastelektrode (21) und einer zweiten Lastelektrode (22), Bereitstellen eines ersten Magnetfeldsensor (50A; 61A) an einem ersten Ort auf der zweiten Lastelektrode (22), Bereitstellen eines zweiten Magnetfeldsensors (50B; 61B) an einem zweiten Ort auf der zweiten Lastelektrode (22), wobei der erste Magnetfeldsensor (61A) und der zweite Magnetfeldsensor (61B) derart auf der zweiten Lastelektrode (22) angeordnet werden, dass sie bei einem Stromfluss durch den Transistorchip verschiedene Magnetfelder messen.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der erste Magnetfeldsensor (50A; 61A) und der zweite Magnetfeldsensor (50B; 61B) derart angeordnet werden, dass der erste Magnetfeldsensor (50A; 61A) und der zweite Magnetfeldsensor (50B; 61B) gleiche Empfindlichkeitsrichtungen aufweisen, und dass ein Winkel (α1) zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des ersten Magnetfeldsensors (50A; 61A) verschieden von einem Winkel (a2) zwischen dem durch den Stromfluss durch die Transistorvorrichtung (13; 34; 35; 43; 54; 62; 71; 94; 105; 111; 121; 152) hervorgerufenen Magnetfeld und der Empfindlichkeitsrichtung an einem Ort des zweiten Magnetfeldsensors (50B; 61B) ist.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, weiter umfassend: Bereitstellen einer Auswerteschaltung (80; 151) zum Bilden einer Differenz zwischen einem Ausgangssignal (s1) des ersten Magnetfeldsensors (50A; 61A) und einem Ausgangssignal (s2) des zweiten Magnetfeldsensors (50B; 61B) zum Erzeugen eines Signals, das einen Strom zwischen der ersten Lastelektrode und der zweiten Lastelektrode mit Streufeldkompensation angibt, und/oder zum Bilden einer Differenz zwischen einem ersten Magnetfeld, welches bei einer pulsbreitenmodulierten Ansteuerung eines Transistors (151) des Transistorchips (20) in einem eingeschalteten Zustand des Transistors (151) gemessen wird und einem zweiten Magnetfeld, das bei der pulsbreitenmodulierten Ansteuerung in einem ausgeschalteten Zustand des Transistors (151) gemessen wird, zum Erzeugen eines Signals, das einen Strom zwischen der ersten Lastelektrode und der zweiten Lastelektrode mit Streufeldkompensation angibt.
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