JPS63151090A - Hall effect semiconductor device - Google Patents

Hall effect semiconductor device

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Publication number
JPS63151090A
JPS63151090A JP61299526A JP29952686A JPS63151090A JP S63151090 A JPS63151090 A JP S63151090A JP 61299526 A JP61299526 A JP 61299526A JP 29952686 A JP29952686 A JP 29952686A JP S63151090 A JPS63151090 A JP S63151090A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
regions
hall element
electrodes
semiconductor device
hall effect
Prior art date
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Pending
Application number
JP61299526A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunji Ogata
緒方 俊司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP61299526A priority Critical patent/JPS63151090A/en
Publication of JPS63151090A publication Critical patent/JPS63151090A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00Hall-effect devices
    • H10N52/101Semiconductor Hall-effect devices

Abstract

PURPOSE:To improve surge resistance and to protect a Hall element against a surge damage by containing a protection diode in a package. CONSTITUTION:A cross n-type Hall element region 10 is formed on a substrate 9, and high concentration n-type contact regions 11-14 are respectively formed at 4 cross ends. P-type anode regions 15, 151 are superposed on the regions 12, 14, and n-type cathode regions 16, 161 are respectively superposed on the regions 15, 151. Further, wiring layers 17, 18 are formed between the regions 11, 13 and cathode regions 16, 161. Electrodes 19 are formed on the contact regions, and the electrodes are connected by fine metal wirings to the leads. Thus, a protection diode of bidirectional structure is formed between the input and output electrodes on the same substrate as the Hall element.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、サージからホール素子を保護するダイオード
(以後、保護ダイオードと記す)をパッケージに内蔵し
たホール効果半導体装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a Hall effect semiconductor device in which a package includes a diode (hereinafter referred to as a protection diode) that protects a Hall element from surges.

従来の技術 近年、InSbやGaAsを出発材料とするホール効果
半導体装置は、VTRのキャプスタンモータ、CDのD
Dモータを主とする民生用機器や自動車搭載用のモータ
、各種位置センサーおよびコンピュータ用ファンモータ
等の産業用機器へと急速に応用が広がっている。
2. Description of the Related Art In recent years, Hall effect semiconductor devices using InSb and GaAs as starting materials have been widely used in VTR capstan motors and CD D
Applications are rapidly expanding to consumer equipment, mainly D motors, automotive motors, various position sensors, computer fan motors, and other industrial equipment.

以下に従来のホール効果半導体装置について第6図の概
略構成図を参照して説明する。
A conventional Hall effect semiconductor device will be described below with reference to the schematic diagram of FIG. 6.

第6図において、1は正極側の入力電極端子、2は負極
側の入力電極端子、3は正極側の出力電極端子、4は負
極側の出力電極端子、5は半導体基板上に形成されたホ
ール素子の感応部であり、6はモールドパッケージを示
している。
In FIG. 6, 1 is an input electrode terminal on the positive side, 2 is an input electrode terminal on the negative side, 3 is an output electrode terminal on the positive side, 4 is an output electrode terminal on the negative side, and 5 is formed on the semiconductor substrate. It is a sensitive part of a Hall element, and 6 indicates a mold package.

以上のように構成されたホール効果半導体装置について
以下その動作を説明する。
The operation of the Hall effect semiconductor device configured as described above will be described below.

一般的に定電圧動作方法では、入力電極端子間に一定電
圧を印加し、ホール素子の内部抵抗に応じた電流を流す
。感応部5に外部から磁場を与えるとホール効果により
出力電極端子間に電位差が生じる。この効果を応用し磁
気センサーとして利用する。
Generally, in the constant voltage operation method, a constant voltage is applied between input electrode terminals, and a current is caused to flow according to the internal resistance of the Hall element. When a magnetic field is applied to the sensing section 5 from the outside, a potential difference is generated between the output electrode terminals due to the Hall effect. This effect can be applied and used as a magnetic sensor.

発明が解決しようとする問題点 近年、ホール効果半導体装置は小型化を図るためホール
素子のサイズが小さくなり、電極間の距離が短(なって
サージに対して弱(なってきた。
Problems to be Solved by the Invention In recent years, in order to miniaturize Hall effect semiconductor devices, the size of the Hall element has become smaller, and the distance between electrodes has become shorter, making them less susceptible to surges.

ところで、ホール効果半導体装置を種々の機器として利
用する場合、信頼性がますます重要となってきている。
By the way, when using Hall effect semiconductor devices as various devices, reliability is becoming increasingly important.

しかし、従来の構成では、外部から各端子間にサージや
ノイズが印加された場合、保護する回路がなく、ホール
素子を形成している半導体や半導体と電極の接触部が破
壊され不良となる不都合があった。
However, in the conventional configuration, if a surge or noise is applied between each terminal from the outside, there is no protection circuit, and the semiconductor forming the Hall element or the contact area between the semiconductor and the electrode may be destroyed, resulting in a defect. was there.

本発明は上記の問題点を解決するもので、サージやノイ
ズが電極端子に加わっても、これを吸収し、ホール素子
の感応部や電極に何ら変化を起させない、サージに強い
ホール効果半導体装置を提供することを目的とするもの
である。
The present invention solves the above problems, and is a surge-resistant Hall effect semiconductor device that absorbs surges and noises even if they are applied to the electrode terminals, and does not cause any change in the sensitive part of the Hall element or the electrodes. The purpose is to provide the following.

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明のホール効果半導体装
置は、半導体基板上に形成されたホール素子と同ホール
素子の一対の入力電極間、一対の出力電極間および前記
入出力電極間のいずれかに双方向に直列接続された2個
のダイオードを僅え、同ダイオードと前記ホール素子を
パッケージ内に内蔵したものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve this object, the Hall effect semiconductor device of the present invention provides a Hall effect semiconductor device formed on a semiconductor substrate, a hole between a pair of input electrodes of the Hall element, between a pair of output electrodes, and There are only two diodes bidirectionally connected in series between the input and output electrodes, and the diodes and the Hall element are housed in a package.

作用 この構造によれば、電極端子にサージが印加されてもサ
ージ電流はホール素子に流れずダイオードに流れる。
According to this structure, even if a surge is applied to the electrode terminal, the surge current does not flow to the Hall element but to the diode.

実施例 本発明のホール効果半導体装置の一実施例について、第
1図の概略構成図を参照しながら説明する。
Embodiment An embodiment of the Hall effect semiconductor device of the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG.

第1図において、1は正極側の入力電極端子、2は負極
側の入力電極端子、3は正極側の出力電極端子、4は負
極側の出力電極端子、5は半導体で形成されたホール素
子の感応部、7は入力電極間に挿入された2個のダイオ
ードを互いに極性を反対にして直列接続した双方向の保
護ダイオード、8は出力電極間に挿入された双方向の保
護ダイオードであり、6はこれらを封止したモールドパ
ッケージを示している。
In FIG. 1, 1 is an input electrode terminal on the positive side, 2 is an input electrode terminal on the negative side, 3 is an output electrode terminal on the positive side, 4 is an output electrode terminal on the negative side, and 5 is a Hall element formed of a semiconductor. 7 is a bidirectional protection diode inserted between the input electrodes and connected in series with two diodes with opposite polarities; 8 is a bidirectional protection diode inserted between the output electrodes; 6 shows a mold package in which these are sealed.

以上のように構成されたホール効果半導体装置について
、以下その動作を説明する。
The operation of the Hall effect semiconductor device configured as described above will be described below.

双方向の保護ダイオードの耐圧を、このダイオードが挿
入されている電極間に保証されている最大定格値以上で
、かつあまり高(ならない値に設計する。このようにし
ておくと、動作時には最大定格値以下で使用するので、
ホール素子は動作時に保護ダイオードの影響を受けない
。接続回路上又はアクシデント等でサージやノイズが人
力電極間あるいは出力電極間に印加された場合、サージ
電圧は高い電圧なので双方向の保護ダイオードの内、サ
ージ電圧に対して逆方向ダイオードがブレークダウンを
起こして保護ダイオードにサージ電流が流れる。この結
果、ホール素子の感応部の結晶の乱れや、電極とホール
素子を形成している半導体の接触部の異常等を引き起こ
さず、ホール効果半導体装置を守ることが出来る。
Design the withstand voltage of the bidirectional protection diode to be at least the maximum rated value guaranteed between the electrodes where this diode is inserted, but not too high. By doing this, the maximum rated voltage will be maintained during operation. Since it is used below the value,
The Hall element is not affected by protection diodes during operation. If a surge or noise is applied between the human electrodes or the output electrodes on the connected circuit or due to an accident, the surge voltage is a high voltage, so among the bidirectional protection diodes, the reverse diode will break down against the surge voltage. This causes a surge current to flow through the protection diode. As a result, the Hall effect semiconductor device can be protected without causing disturbance of the crystal in the sensitive part of the Hall element or abnormalities in the contact part between the electrode and the semiconductor forming the Hall element.

次に、保護ダイオードの構造の具体的な実施例を第2図
に示す。
Next, a concrete example of the structure of the protection diode is shown in FIG.

第2図は、保護ダイオードがホール素子を形成した基板
と同一基板に形成された構造であり、第2図(a)は平
面図、第2図(b)は(a)のA−A線に沿った断面図
である。
Figure 2 shows a structure in which the protection diode is formed on the same substrate as the Hall element. Figure 2 (a) is a plan view, and Figure 2 (b) is the A-A line in (a). FIG.

この構造は、図示するように半絶縁性GaAs基板9の
上に十字形のn形のホール素子領域10が形成され、十
字形の4つの端部にそれぞれ高濃度のn形のコンタクト
領域11.12.13および14が形成されている。そ
してコンタクト領域12と14はダイオードのカソード
領域も兼ねる。このコンタクト領域12と14に端部を
少し重ねてそれぞれp形のアノード領域15と151が
形成され、このアノード領域15と151に端部を少し
重ねてそれぞれn形のカソード領域16と161が形成
されている。さらに、コンタクト領域11とカソード領
域16間に配線層17が、コンタクト領域13とカソー
ド領域161間に配線層18が形成されている。また、
コンタクト領域11.12.13および14の上にはそ
れぞれ電極19が形成されており、図示されていないが
これらの電極とリードとは金属fs線で接続されている
。これにより、入出力電極間に双方向構造の保護ダイオ
ードがホール素子と同一基板上に形成された構造となる
As shown in the figure, a cross-shaped n-type Hall element region 10 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 9, and highly doped n-type contact regions 11. 12, 13 and 14 are formed. The contact regions 12 and 14 also serve as cathode regions of the diodes. P-type anode regions 15 and 151 are formed on these contact regions 12 and 14 with their ends slightly overlapping, and n-type cathode regions 16 and 161 are formed on these anode regions 15 and 151, respectively, with their ends slightly overlapped. has been done. Further, a wiring layer 17 is formed between the contact region 11 and the cathode region 16, and a wiring layer 18 is formed between the contact region 13 and the cathode region 161. Also,
Electrodes 19 are formed on each of the contact regions 11, 12, 13 and 14, and although not shown, these electrodes and leads are connected by metal fs wires. This results in a structure in which a protection diode with a bidirectional structure is formed between the input and output electrodes on the same substrate as the Hall element.

保護ダイオードの他の実施例として、ホール素子が形成
された基板とは別の基板上に別個に保護ダイオードを形
成し、保護ダイオードをパッケージ内に組み込むハイブ
リッド構造のものもある。
Another example of the protection diode is a hybrid structure in which the protection diode is separately formed on a substrate different from the substrate on which the Hall element is formed, and the protection diode is incorporated into a package.

第3図に入力電極間に保護ダイオードを設けたときと、
設けないときのサージ耐量の比較を示す。この図から、
保護ダイオードを設けることによりサージ耐量が太き(
伸びていることがわかる。
When a protection diode is provided between the input electrodes in Figure 3,
A comparison of surge resistance when not provided is shown. From this figure,
By providing a protection diode, surge resistance is increased (
You can see that it is growing.

次に、第4図と第5図に種々の電極間に保護ダイオード
を接続した他の実施例を示す。なお19〜22は双方向
の保護ダイオードである。このように保護ダイオードを
応用機器との関係でサージが入りやすい電極端子間に接
続すればよい。
Next, FIGS. 4 and 5 show another embodiment in which protection diodes are connected between various electrodes. Note that 19 to 22 are bidirectional protection diodes. In this way, the protective diode may be connected between the electrode terminals where surges are likely to enter due to the relationship with the applied equipment.

発明の効果 本発明のホール効果半導体装置によれば、保護ダイオー
ドをパッケージ内に内蔵することで、サージ耐量を大巾
に向上することができ、ホール素子をサージ破壊から守
ることができる。
Effects of the Invention According to the Hall effect semiconductor device of the present invention, by incorporating a protection diode into the package, surge resistance can be greatly improved, and the Hall element can be protected from surge damage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のホール効果半導体装置の実施例を示す
概略構成図、第2図は保護ダイオードをホール素子と同
一基板上形成した平面図と断面図、第3図は本発明と従
来のホール効果半導体装置のサージ耐量を比較した図、
第4図、第5図は他の実施例を示す概略構成図、第6図
は従来のホール効果半導体装置の概略構成図である。 1・・・・・・正極側入力電極端子、2・・・・・・負
極側入力電極端子、3・・・・・・正極側出力電極端子
、4・・・・・・負極側出力電極端子、5・・・・・・
ホール素子の感応部、6・・・・・・モールドパッケー
ジ、?、8,19,20.21.22・・・・・・保護
ダイオード、9・・・・・・半絶縁性GaAs基板、1
0・・・・・・ホール素子領域、11.13・・・・・
・コンタクト領域、12.14・・・・・・コンタクト
領域でかつカソード領域、15,151・・・・・・ア
ノード領域、16,161・・・・・・カソード領域、
17.18・・・・・・配線層、19・・・・・・電極
。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第3図 第4図 ど 第5図 第6図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the Hall effect semiconductor device of the present invention, FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of a protection diode formed on the same substrate as a Hall element, and FIG. A diagram comparing the surge resistance of Hall effect semiconductor devices,
4 and 5 are schematic configuration diagrams showing other embodiments, and FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional Hall effect semiconductor device. 1...Positive side input electrode terminal, 2...Negative side input electrode terminal, 3...Positive side output electrode terminal, 4...Negative side output electrode Terminal, 5...
Sensing part of Hall element, 6...Mold package, ? , 8, 19, 20.21.22... Protection diode, 9... Semi-insulating GaAs substrate, 1
0... Hall element area, 11.13...
- Contact region, 12.14... contact region and cathode region, 15,151... anode region, 16,161... cathode region,
17.18... Wiring layer, 19... Electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person Figure 3, Figure 4, Figure 5, Figure 6

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上に形成されたホール素子と同ホール
素子の一対の入力電極間、一対の出力電極間および前記
入出力電極間のいずれかに、双方向に直列接続された2
個のダイオードを備え、同ダイオードと前記ホール素子
を同一パッケージ内に内蔵したことを特徴とするホール
効果半導体装置。
(1) A Hall element formed on a semiconductor substrate and two wires connected in series in both directions between a pair of input electrodes of the Hall element, between a pair of output electrodes, and between the input/output electrodes.
A Hall effect semiconductor device comprising a diode, the diode and the Hall element being housed in the same package.
(2)ダイオードがホール素子を形成している基板と同
一基板上に形成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載のホール効果半導体装置。
(2) The Hall effect semiconductor device according to claim 1, wherein the diode is formed on the same substrate as the substrate on which the Hall element is formed.
(3)ダイオードがホール素子を形成している基板とは
別の基板上に形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載のホール効果半導体装置。
(3) The Hall effect semiconductor device according to claim 1, wherein the diode is formed on a substrate different from the substrate on which the Hall element is formed.
JP61299526A 1986-12-16 1986-12-16 Hall effect semiconductor device Pending JPS63151090A (en)

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