JP5968397B2

JP5968397B2 - ホールセンサ装置

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Publication number: JP5968397B2
Application number: JP2014220310A
Authority: JP
Inventors: コアニルスマーティン; ザンダークリスティアン
Original assignee: TDK Micronas GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: US20150115950A1; EP2873985B1; CN104576918B; DE102013018370A1; JP2015087396A; US9581658B2; EP2873985A1; CN104576918A

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載されたホールセンサ装置に関する。

ＤＥ１０１５０９５５Ｃ１から、磁界センサが公知である。当該磁界センサは、それぞれ５つずつの端子コンタクトを含む複数の垂直ホールセンサを有する。この場合、４つまでのホールセンサが相互に並列に配置されるが、各端子コンタクトは、周期的な交換により、各ホールセンサのオフセットに比べて磁界センサ全体でのオフセットが低減されるように接続される。付加的に、いわゆる「スピニングカレント」法によって、オフセットがさらに低減される。また、磁界センサの構成の複雑さと感度とが改善されることが望ましい。

ＤＥ１０２０１１１０７７６７Ａ１からは、複数の個々のホール素子を含むホールセンサ装置が公知である。この場合、各ホールセンサ装置の個々のホール素子は、リング状の直列回路として接続されている。

ＤＥ１０１５０９５５Ｃ１ＤＥ１０２０１１１０７７６７Ａ１

したがって、本発明の課題は、従来技術を踏まえて改善されたホールセンサ装置を提供することである。

この課題は、請求項１記載の特徴を有するホールセンサ装置によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項の対象となっている。

本発明は、第１のホールセンサと第２のホールセンサとを有する半導体ボディ上に構成されたホールセンサ装置であって、各ホールセンサは少なくとも４つの個別のホール素子を有しており、これら４つの個別のホール素子は直列回路として接続されており、各ホール素子は直列に配置された３つの端子コンタクトを有しており、ここで、中央端子コンタクトは２つの外側端子コンタクト間でこれらに直接に接するように配置されており、直列回路はそれぞれの外側端子コンタクトを共通接続するか又は結線することによって構成されており、直列回路の始端と終端とは相互に短絡されており、ホール素子はそれぞれ第１の導電型の半導体ウェル領域に構成されており、各個別のホール素子の半導体ウェル領域は相互に分離されている、ホールセンサ装置において、第１のホールセンサと第２のホールセンサとは、第１のホールセンサの１つのホール素子の中央端子コンタクトが第２のホールセンサの１つのホール素子の中央端子コンタクトに接続されており、接続された中央端子コンタクトにそれぞれ１つのホールコンタクトが配属されており、ホールコンタクトに給電電圧が印加可能であるか又はホールコンタクトでホール電圧が取り出し可能であることによって並列接続されていることを特徴とする。

第１の斜め配線構成で配置された、それぞれ４つのホール素子を有する２つのホールセンサを備えるホールセンサ装置の概略的な部分上面図である。第１の斜め配線構成で配置された、それぞれ４つのホール素子を有する４つのホールセンサを備えるホールセンサ装置の概略的な上面図である。第２の直線状配線構成で配置された、それぞれ４つのホール素子を有する４つのホールセンサを備えるホールセンサ装置の概略的な上面図である。第２の直線状配線構成で配置された、それぞれ４つのホール素子を有する５つ以上のホールセンサを備えるホールセンサ装置の概略的な上面図である。第１の斜め配線構成で配置された、それぞれ５つ以上のホール素子を有する４つのホールセンサを備えるホールセンサ装置の概略的な上面図である。第３のグループ状配線構成で配置された、それぞれ４つのホール素子を有する４つのホールセンサを備えるホールセンサ装置の概略的な上面図である。第４の分割配線構成で配置された、それぞれ４つのホール素子を有する４つのホールセンサを備えるホールセンサ装置の概略的な上面図である。ａはホールセンサの動作電流と個々の相のオフセット電圧との関係を示すグラフであり、ｂはスピニングカレント法を適用した後の本発明の装置の数と残留オフセット電圧との関係を示すグラフである。

それぞれのホール素子において直列に配置された複数の端子コンタクトは、有利には直線状となることに注意されたい。また、端子コンタクトの下方には、第１の導電型の高濃度にドープされた平坦な端子領域が構成され、半導体ウェルは絶縁領域又は第２の導電型の領域によって包囲される。なお、各ホール素子は、そのつど中央端子コンタクトでホール電圧を測定可能な、動作している唯一のホール素子を表す。

本発明の装置の利点は、個々のホール素子を本発明のごとく接続することにより、オフセット電圧がホールセンサのホール素子の並列接続によって著しく低減されるため、ホールセンサ装置の信号対オフセット電圧比が高まるということである。各ホールセンサは相互に並列に接続されるので、個々のオフセット電圧はほぼ完全に補償される。ホールセンサ装置のホール素子の通電面は、この面を通る磁力線の方向に対して平行な面法線ベクトルを有する。さらに、ホールコンタクトは中央端子コンタクトのみに配属されるが、或る中央端子コンタクトは隣接する他の端子コンタクトと同じものであるので、中央端子コンタクトのそれぞれにおいて給電電圧が生じるか又はホール電圧を取り出すことができる。

有利な実施形態によれば、各ホール素子の中央端子コンタクトのうち所定の２つがホール電圧タップとして構成され、別の２つが給電電圧端子として構成される。さらに、各ホール素子は、ホール素子の長手延長線に沿って、有利には導体路面の下方に、同じ断面構造を有する。ここでの長手延長線は、直列に配置された３つの端子コンタクトに対して平行に延在する。有利には、各端子コンタクトは、各ホール素子から直線に沿って配置される。

別の有利な実施形態によれば、第１のホールセンサの各ホール素子と第２のホールセンサの各ホール素子とが双方のホールセンサ間に位置する各重心軸線もしくは対称軸線を有し、各ホールセンサの２つのホール素子は重心軸線もしくは対称軸線に対して同じ距離を有する。別の態様では、少なくとも１つのホールセンサの全てのホール素子が重心軸線もしくは対称軸線に対して同じ距離を有する。さらに有利には、第１のホールセンサは第２のホールセンサと同数のホール素子を有する。この場合、有利には、ホール素子はそれぞれ垂直ホール素子として構成される。なお、別の態様として、各ホールセンサが５つ以上のホール素子を有する場合、有利にはそれぞれ同数のホール素子が設けられることにも注意されたい。

別の有利な実施形態によれば、第１のホールセンサと第２のホールセンサとの間では、それぞれ中央端子コンタクトのみが相互に接続される。つまり、各ホールセンサの外側端子コンタクトはそれぞれのホールセンサ内で相互接続されるのみであり、こうした外側端子コンタクトの接続によって、直列回路として接続された各ホール素子の閉じたリングが形成される。

別の有利な実施形態によれば、ホールセンサ装置の半導体ボディ上に付加的に集積回路が構成され、有利にはこの集積回路は第１のホールセンサ及び第２のホールセンサと電気的に相互に作用する。有利には、当該集積回路は、選択された第１の中央端子コンタクトでの給電電圧と選択された第２の中央端子コンタクトでのホール電圧との双方が取り出されて評価されるように構成される。

さらに有利には、半導体ボディ上に第３のホールセンサと第４のホールセンサとが構成され、４つのホールセンサの全て、特に各ホールセンサの全ての中央端子コンタクトが、電気的に相互に作用する。この場合「電気的に相互に作用する」とは、特に、集積回路と１つもしくは複数のホールセンサとが電気的に接続されることであると理解されたい。さらに有利には、半導体ボディはホールセンサ及び／又は集積回路とともに共通の唯一のケーシング内に配置される。この場合、集積回路は有利にはマルチプレクサ回路を含む。マルチプレクサ回路の第１の切替状態では、選択された２つの第１の中央端子コンタクトに給電電圧が印加され、選択された２つの第２の中央端子コンタクトでホール電圧が取り出される。対して、マルチプレクサ回路の第２の切替状態では、選択された２つの第２の中央端子コンタクトに給電電圧が印加され、選択された２つの第１の中央端子コンタクトでホール電圧が取り出される。特に、マルチプレクサ回路によれば、いわゆるスピニングカレント法を実行でき、ホールセンサ装置のオフセット電圧をさらに低減できる。

本発明を以下に図に即して詳細に説明する。図中、同じ要素には同じ参照番号を付してある。図示の実施例は、説明のための概略的なものであり、相互の距離や縦方向及び横方向の広がりなどは縮尺通りには描かれておらず、特にことわりないかぎり、そこから幾何学的な位置関係を導出することはできない点に注意されたい。

図１には、本発明の実施例のホールセンサ装置１０の概略的な上面図が示されている。ここでのホールセンサ装置１０は、第１の斜め配線構成で配置された第１のホールセンサ２０と第２のホールセンサ３０とを有する。

第１のホールセンサ２０は、第１のホール素子２２０と第２のホール素子２４０と第３のホール素子２６０と第４のホール素子２８０とを含む。ここで、第１のホール素子２２０は、第１の外側端子コンタクト２２２と第２の中央端子コンタクト２２４と第３の外側端子コンタクト２２６とを含み、第２の中央端子コンタクト２２４は第１，第３の外側端子コンタクト２２２，２２６に直接に接している。また、第２のホール素子２４０は、第１の外側端子コンタクト２４２と第２の中央端子コンタクト２４４と第３の外側端子コンタクト２４６とを含み、第２の中央端子コンタクト２４４は第１，第３の外側端子コンタクト２４２，２４６に直接に接している。

さらに、第３のホール素子２６０は、第１の外側端子コンタクト２６２と第２の中央端子コンタクト２６４と第３の外側端子コンタクト２６６とを含み、第２の中央端子コンタクト２６４は第１，第３の外側端子コンタクト２６２，２６６に直接に接している。また、第４のホール素子２８０は、第１の外側端子コンタクト２８２と第２の中央端子コンタクト２８４と第３の外側端子コンタクト２８６とを含み、第２の中央端子コンタクト２８４は第１，第３の外側端子コンタクト２８２，２８６に直接に接している。

第１のホールセンサ２０の４つのホール素子２２０，２４０，２６０，２８０は、リング状に閉じた直列回路として相互に接続されている。この場合、第１のホール素子２２０の第３の端子コンタクト２２６が第２のホール素子２４０の第１の端子コンタクト２４２に接続されており、第２のホール素子２４０の第３の端子コンタクト２４６が第３のホール素子２６０の第１の端子コンタクト２６２に接続されており、第３のホール素子２６０の第３の端子コンタクト２６６が第４のホール素子２８０の第１の端子コンタクト２８２に接続されており、第４のホール素子２８０の第３の端子コンタクト２８６が第１のホール素子２２０の第１の端子コンタクト２２２に接続されている。

また、第１のホールセンサ２０では、第１のホール素子２２０の第２の端子コンタクト２２４が第２のホールコンタクトＣ２へ接続されており、第２のホール素子２４０の第２の端子コンタクト２４４が第３のホールコンタクトＣ３へ接続されており、第３のホール素子２６０の第２の端子コンタクト２６４が第４のホールコンタクトＣ４へ接続されており、第４のホール素子２８０の第２の端子コンタクト２８４が第１のホールコンタクトＣ１へ接続されている。

第２のホールセンサ３０は、第１のホール素子３２０と第２のホール素子３４０と第３のホール素子３６０と第４のホール素子３８０とを含む。ここで、第１のホール素子３２０は、第１の外側端子コンタクト３２２と第２の中央端子コンタクト３２４と第３の外側端子コンタクト３２６とを含み、第２の中央端子コンタクト３２４が第１，第３の外側端子コンタクト３２２，３２６に直接に接している。また、第２のホール素子３４０は、第１の外側端子コンタクト３４２と第２の中央端子コンタクト３４４と第３の外側端子コンタクト３４６とを含み、第２の中央端子コンタクト３４４が第１，第３の外側端子コンタクト３４２，３４６に直接に接している。

さらに、第２のホールセンサ３０の第３のホール素子３６０は、第１の外側端子コンタクト３６２と第２の中央端子コンタクト３６４と第３の外側端子コンタクト３６６とを含み、第２の中央端子コンタクト３６４が第１，第３の外側端子コンタクト３６２，３６６に直接に接している。また、第４のホール素子３８０は、第１の外側端子コンタクト３８２と第２の中央端子コンタクト３８４と第３の外側端子コンタクト３８６とを含み、第２の中央端子コンタクト３８４が第１，第３の外側端子コンタクト３８２，３８６に直接に接している。

第２のホールセンサ３０の４つのホール素子３２０，３４０，３６０，３８０は、リング状に閉じた直列回路として相互に接続されている。この場合、第１のホール素子３２０の第３の端子コンタクト３２６が第２のホール素子３４０の第１の端子コンタクト３４２に接続されており、第２のホール素子３４０の第３の端子コンタクト３４６が第３のホール素子３６０の第１の端子コンタクト３６２に接続されており、第３のホール素子３６０の第３の端子コンタクト３６６が第４のホール素子３８０の第１の端子コンタクト３８２に接続されており、第４のホール素子３８０の第３の端子コンタクト３８６が第１のホール素子３２０の第１の端子コンタクト３２２に接続されている。

また、第１のホール素子３２０の第２の端子コンタクト３２４が第１のホールコンタクトＣ１に接続されており、第２のホール素子３４０の第２の端子コンタクト３４４が第２のホールコンタクトＣ２に接続されており、第３のホール素子３６０の第２の端子コンタクト３６４が第３のホールコンタクトＣ３に接続されており、第４のホール素子３８０の第２の端子コンタクト３８４が第４のホールコンタクトＣ４に接続されている。

また、第１のホールセンサ２０の第１のホール素子２２０の第２の端子コンタクト２２４は第２のホールセンサ３０の第２のホール素子３４０の第２の端子コンタクト３４４に接続されており、第１のホールセンサ２０の第２のホール素子２４０の第２の端子コンタクト２４４は第２のホールセンサ３０の第３のホール素子３６０の第３の端子コンタクト３６６に接続されており、第１のホールセンサ２０の第３のホール素子２６０の第２の端子コンタクト２６４は第２のホールセンサ３０の第４のホール素子３８０の第２の端子コンタクト３８４に接続されており、第１のホールセンサ２０の第４のホール素子２８０の第２の端子コンタクト２８４は第２のホールセンサ３０の第１のホール素子３２０の第２の端子コンタクト３２４に接続されている。２つのホールセンサ間には対称軸線ＳＶが形成されている。

なお、ホール素子２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０は、垂直ホール素子として、それぞれ、図示されていない第１の導電型の固有の半導体ウェル領域に構成されている。ここで、個々のホール素子２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０の各半導体ウェル領域は、絶縁領域によって相互に分離されている。有利には、第１の導電型はｎドープ物質として構成される。

第１のホールセンサ２０の中央端子コンタクト２２４，２４４，２６４，２８４が第２のホールセンサ３０の中央端子コンタクト３２４，３４４，３６４，３８４とそれぞれ対となるように接続され、特にそれぞれ１つずつのホールコンタクトＣ１もしくはＣ２もしくはＣ３もしくはＣ４に接続されることにより、第１のホールセンサ２０が第２のホールセンサ３０に並列接続される。

有利には、複数のホールセンサ２０，３０が並列接続されることにより、オフセット電圧を著しく低減することができる。ホールコンタクトＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のうち所定の２つは給電電圧端子として構成されるので、給電電圧が印加され、残りの２つでホール電圧が取り出される。この場合、種々の回路バリエーションを実行可能であり、言い換えれば、給電電圧を上記とは異なるホールコンタクトに印加し、ホール電圧を上記とは異なる別のホールコンタクトで取り出すことができる。

図２には、本発明の第２の実施例のホールセンサ装置１０が示されている。ここでのホールセンサ装置１０は、第１の斜め配線構成で配置されたそれぞれ４つずつのホール素子を含む複数のホールセンサを備えている。以下では、図１の実施例との相違点のみを説明する。わかりやすくするために、これ以降は、図１に示されているような個々のホール素子それぞれの参照番号を記さない。個々のホール素子の各中央端子コンタクトが相互に接続されることにより、第１のホールセンサ２０及び第２のホールセンサ３０に対して第３のホールセンサ４０及び第４のホールセンサ５０が並列接続される。この場合、図１の実施例の２つのホールセンサ２０，３０の斜め配線構成が拡張される。つまり、第３のホールセンサ４０及び第４のホールセンサ５０においても、ホールセンサの所定の中央端子コンタクトが別のホールセンサの別の中央端子コンタクトに斜めに接続される。これにより、各ホールコンタクトＣ１−Ｃ４には、４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０の４つのホール素子のそれぞれ４つずつの中央端子コンタクトが共通接続されることになる。

図３には、本発明の第３の実施例のホールセンサ装置１０が示されている。ここでのホールセンサ装置１０は、第２の直線状配線構成で配置されたそれぞれ４つずつのホール素子を含む４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０を備えている。以下では、図２の実施例との相違点のみを説明する。４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０のそれぞれ第１番目の中央端子コンタクトは、相互にかつ第１のホールコンタクトＣ１に接続されており、４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０のそれぞれ第２番目の中央端子コンタクトは、相互にかつ第２のホールコンタクトＣ２に接続されており、４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０のそれぞれ第３番目の中央端子コンタクトは、相互にかつ第３のホールコンタクトＣ３に接続されており、４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０のそれぞれ第４番目の中央端子コンタクトは、相互にかつ第４のホールコンタクトＣ４に接続されている。

図４には、本発明の第４の実施例のホールセンサ装置１０が示されている。ここでのホールセンサ装置１０は、第２の直線状配線構成で配置されたそれぞれ４つずつのホール素子を含む５つ以上の多数のホールセンサ２０，３０，４０，５０，…を備えている。以下では、図３の実施例との相違点のみを説明する。４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０に加えて、ＮＮ個までのホールセンサを第２の直線状配線構成で並列に接続することができる。ホールセンサの個数ＮＮは５より大きく、有利には１０を上回る。なお、容易に理解されるように、並列接続される複数のホールセンサを、第２の直線状配線構成に代えて、第１の斜め配線構成で接続してもよい。

図５には、本発明の第５の実施例のホールセンサ装置１０が示されている。ここでのホールセンサ装置１０は、第１の斜め配線構成で配置されたそれぞれ５つ以上のホール素子を含む４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０を備えている。以下では、図２の実施例との相違点のみを説明する。各ホールセンサ２０，３０，４０，５０は、４つのホール素子に加えて、さらに複数のホール素子を含む。ホール素子の個数の増加に対応して、ホールコンタクトの個数もＮ個まで増加する。ここでは、ホールセンサ２０，３０，４０，５０が、第１の斜め配線構成で並列に接続されており、かつ、それぞれホールコンタクトＣ１−ＣＮへ接続されている。ホールセンサ２０，３０，４０，５０当たりのホールコンタクト数、すなわち、上述した直列回路として接続されるホール素子の個数は、５より大きく、有利には１０を上回る。なお、容易に理解されるように、並列接続される複数のホールセンサを、第１の斜め配線構成に代えて、第２の直線状配線構成で接続してもよい。

図６には、本発明の第６の実施例のホールセンサ装置１０が示されている。ここでのホールセンサ装置１０は、第３のグループ状配線構成で配置されたそれぞれ４つのホール素子を含む４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０を備えている。以下では、図３の実施例との相違点のみを説明する。各ホールセンサ２０，３０，４０，５０は、２列ずつに分割されて、分割されたそれぞれが四角形を形成するように配置されている。また、各ホールセンサ２０，３０，４０，５０は、それぞれのセンサの中央に、センサ重心軸線ＳＨ１０，ＳＨ２０，ＳＨ３０，ＳＨ４０を有する。センサ重心軸線ＳＨ１０，ＳＨ２０，ＳＨ３０，ＳＨ４０は、ホールセンサ装置１０の共通重心軸線もしくは対称軸線ＳＶに対して、それぞれ同じ距離を有する。個々のホールセンサ２０，３０，４０，５０のグループ状配置に相応に、ホールコンタクトＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４もそれぞれ２列ずつでグループ化されている。個々のホールセンサ２０，３０，４０，５０の各ホール素子の中央端子コンタクトは、ホールセンサ２０，３０，４０，５０がそれぞれホールコンタクトＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に関して並列に接続され、さらに、ホールコンタクトＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のいずれかに接続されている４つのホール素子の全てが対称軸線ＳＶに対して同じ距離を有するように、相互に接続されている。

図７には、本発明の第７の実施例のホールセンサ装置１０が示されている。ここでのホールセンサ装置１０は、第４の分割配線構成で配置されたそれぞれ４つのホール素子を含む４つのホールセンサ２０，３０，４０，５０を備えている。ホールセンサ装置は全体で１つの四角形を形成している。以下では、図６の実施例との相違点のみを説明する。各ホールセンサ２０，３０，４０，５０では、４つのホール素子のうちつねに１つが四角形の象限の１つに入るように配置される。各ホールセンサ２０，３０，４０，５０の４つのホール素子は、当該分割配置であっても、上述した直列回路として接続されている。この場合、１つのホールセンサの個々のホール素子は、全てのホール素子がホールセンサ装置１０の共通重心軸線もしくは対称軸線ＳＶに対して同じ距離を有するように分割されている。さらに、各ホールセンサ２０，３０，４０，５０のそのつど２つのホール素子は、対称軸線ＳＶに関して相互に鏡面対称に配置され、対称軸線ＳＶに対して同じ距離を有する。なお、個々のセンサ重心軸線ＳＨ１０，ＳＨ２０，ＳＨ３０，ＳＨ４０は、ホールセンサ装置の対称軸線ＳＶに一致する。図６とは異なり、各ホール素子の中央端子コンタクトは、四角形の各象限内で相互に接続されており、さらに、４つのホールコンタクトＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のいずれかと接続されている。

ホール素子を分割することの利点は、ホールセンサ装置１０の領域における磁束密度の統計的分散の作用を強く抑圧できることである。これにより、ホールセンサ装置１０のオフセット電圧をさらに低減できる。

各ホール素子は、図示の実施例とは異なり、端子コンタクトが直線状に配置される構成に代えて、端子コンタクトが相互にずれて配置される構成を有してもよいことを指摘しておく。これにより、ホールセンサ２０，３０，４０，５０の端子コンタクトを直線状以外にも配置できる。なお、この場合にも、端子コンタクトの配置の列に沿った断面で見たとき、導体路平面の下方で、ホール素子がそのつど相互に不可分に構成されるよう、個々のホール素子は同一の構造レイアウトを有する。さらに、上述した端子コンタクトが複数の直線をなすようにする並列配置とは異なり、個々のホール素子を相互に回転させ、端子コンタクトの列を通って延在する直線が１つのホール素子から別のホール素子へ向かって所定の角度を有するように、つまり、ホール素子どうしがそれぞれ異なる方向を向くようにしてもよい。研究の結果、当該角度にはオフセット電圧の大きさは依存しないことが判明しているからである。

図８のａには、オフセット電圧Ｖ_ｏｆｆとホールセンサ装置１０の動作電流Ｉ_Ｂの大きさとの関係が示されている。ここで、図８のａには、ホールコンタクトＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４をスピニングカレント法にしたがって使用した場合のオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆの特性が示されている。オフセット電圧Ｖ_ｏｆｆの２つの特性については、動作電流Ｉ_Ｂの大きさが増大するにつれてオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆの絶対値もａ象限と−ａ象限とで増大することがわかる。

さらに、図８のｂには、１つのウェハ上に形成された複数のホールセンサ装置１０に対する、スピニングカレント法が実行された後の残留オフセット電圧Ｖ_ｒｅｓが示されている。Ｙ軸に残留オフセット電圧Ｖ_ｒｅｓが示されており、Ｘ軸に測定された複数のホールセンサ装置が示されている。図８のｂでは、各ドットは、１つのホールセンサ装置で測定されたオフセット電圧に対応する。なお、図８のａのグラフに比べて、オフセット電圧を表すＹ軸のスケールは１００倍に拡大されている。つまり、本発明のホールセンサ装置によって、オフセット電圧が著しく低減され、測定領域が小さい磁界強度に対して大幅に増大している。言い換えれば、本発明のホールセンサ装置は高いダイナミクスレンジを有する。

また、ホールセンサ装置間のオフセット電圧のばらつきもきわめて小さい。このため、種々のホールセンサ装置のオフセット電圧を複数回測定すると、標準偏差σ，−σがきわめて小さくなり、測定されたホールセンサ装置の９０％以上において、測定されたオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆが平均値Ｍ_Ｗにきわめて近くなる。

１０ホールセンサ装置、２０，３０，４０，５０ホールセンサ、２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０ホール素子、２２２，２２４，２２６，２４２，２４４，２４６，２６２，２６４，２６６，２８２，２８４，２８６，３２２，３２４，３２６，３４２，３４４，３４６，３６２，３６４，３６６，３８２，３８４，３８６端子コンタクト、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ホールコンタクト、ＳＶ対称軸線、ＮＮホールセンサ数、ＳＨ１０，ＳＨ２０，ＳＨ３０，ＳＨ４０センサ重心軸線、Ｖ_ｏｆｆオフセット電圧、Ｉ_Ｂ動作電流、Ｖ_ｒｅｓ残留オフセット電圧、 σ 標準偏差、Ｍ_Ｗ平均値

Claims

第１のホールセンサ（２０）と第２のホールセンサ（３０）とを有する半導体ボディ上に構成されたホールセンサ装置（１０）であって、
各ホールセンサ（２０，３０）は、少なくとも４つの個別のホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）を有しており、該４つの個別のホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）は直列回路として接続されており、各ホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）は直列に配置された３つの端子コンタクト（２２２，２２４，２２６，２４２，２４４，２４６，２６２，２６４，２６６，２８２，２８４，２８６，３２２，３２４，３２６，３４２，３４４，３４６，３６２，３６４，３６６，３８２，３８４，３８６）を有しており、
中央端子コンタクト（２２４，２４４，２６４，２８４，３２４，３４４，３６４，３８４）は、２つの外側端子コンタクト（２２２，２２６，２４２，２４６，２６２，２６６，２８２，２８６，３２２，３２６，３４２，３４６，３６２，３６６，３８２，３８６）の間でこれらに直接に接するように配置されており、
前記直列回路は、それぞれ外側端子コンタクト（２２２，２２６，２４２，２４６，２６２，２６６，２８２，２８６，３２２，３２６，３４２，３４６，３６２，３６６，３８２，３８６）を接続することによって構成されており、前記直列回路の始端と終端とは相互に短絡されており、
前記ホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）はそれぞれ、第１の導電型の半導体ウェル領域に構成されており、前記個別のホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）の前記半導体ウェル領域は相互に分離されている、
ホールセンサ装置（１０）において、
前記第１のホールセンサ（２０）と前記第２のホールセンサ（３０）とは、
前記第１のホールセンサ（２０）の１つのホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０）の中央端子コンタクト（２２４，２４４，２６４，２８４）が前記第２のホールセンサ（３０）の１つのホール素子（３２０，３４０，３６０，３８０）の中央端子コンタクト（３２４，３４４，３６４，３８４）に接続されており、接続された中央端子コンタクト（２２４，２４４，２６４，２８４，３２４，３４４，３６４，３８４）にそれぞれ１つのホールコンタクト（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）が配属されており、前記ホールコンタクト（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）に給電電圧が印加可能であり、かつ、前記ホールコンタクト（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）でホール電圧が取り出し可能である
ことによって、並列接続されている
ことを特徴とするホールセンサ装置（１０）。
各ホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）の中央端子コンタクトのうち所定の２つ（２２４，２４４，２６４，２８４，３２４，３４４，３６４，３８４）がホール電圧タップとして構成されており、別の２つ（２２４，２４４，２６４，２８４，３２４，３４４，３６４，３８４）が給電電圧端子として構成されている、請求項１記載のホールセンサ装置（１０）。
前記ホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）は当該ホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）の長手延長線に沿って同じ断面構造を有しており、前記長手延長線は、前記直列に配置された３つの端子コンタクト（２２２，２２４，２２６，２４２，２４４，２４６，２６２，２６４，２６６，２８２，２８４，２８６，３２２，３２４，３２６，３４２，３４４，３４６，３６２，３６４，３６６，３８２，３８４，３８６）に対して平行に構成されている、請求項１又は２記載のホールセンサ装置（１０）。
前記第１のホールセンサ（２０）の各ホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０）と前記第２のホールセンサ（３０）の各ホール素子（３２０，３４０，３６０，３８０）とが双方のホールセンサ（２０，３０）間に位置する対称軸線（ＳＶ）を有しており、一方のホールセンサ（２０，３０）のホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）のうち２つは、前記対称軸線（ＳＶ）に対して同じ距離を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のホールセンサ装置（１０）。
前記第１のホールセンサ（２０）は、前記第２のホールセンサ（３０）と同数のホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のホールセンサ装置（１０）。
前記第１のホールセンサ（２０）と前記第２のホールセンサ（３０）との間では、それぞれ中央端子コンタクト（２２４，２４４，２６４，２８４，３２４，３４４，３６４，３８４）のみが相互に接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のホールセンサ装置（１０）。
前記ホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）はそれぞれ垂直ホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）として構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のホールセンサ装置（１０）。
前記半導体ボディ上に集積回路が構成されており、前記集積回路は前記第１のホールセンサ（２０）及び前記第２のホールセンサ（３０）と電気的に相互に作用する、請求項１から７までのいずれか１項記載のホールセンサ装置（１０）。
全てのホールセンサ（２０，３０）が５つ以上のホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のホールセンサ装置（１０）。
少なくとも１つのホールセンサ（２０，３０）の全てのホール素子（２２０，２４０，２６０，２８０，３２０，３４０，３６０，３８０）が対称軸線（ＳＶ）に対して同じ距離を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載のホールセンサ装置（１０）。
前記半導体ボディ上に第３のホールセンサ（４０）と第４のホールセンサ（５０）とが構成されており、４つのホールセンサ（２０，３０，４０，５０）は電気的に相互に作用する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のホールセンサ装置（１０）。
前記ホールセンサ（２０，３０，４０，５０）を有する前記半導体ボディは、共通の唯一のケーシング内に配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のホールセンサ装置（１０）。