TWI668809B - 霍爾元件 - Google Patents

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Abstract

為一種被積體在同時檢測出水平方向磁場和垂直方向磁場之一個基板上的霍爾元件，其係藉由對旋轉電流進行切換的旋轉開關而能夠取消偏置，該霍爾元件具有：由P型之矽所構成之P型半導體基板層(100)和被設置在上述P型半導體基板層上之垂直磁場檢測N型雜質區域(110)，和從包圍上述垂直磁場檢測N型雜質區域而對稱地配置的8個水平磁場檢測N型雜質區域(120、121)所構成，具有4次旋轉軸。

Description

霍爾元件
本發明係關於半導體霍爾元件，尤其關於檢測垂直及水平方向之磁場，並且能夠除去偏置電壓的霍爾元件。
霍爾元件由於能夠以非接觸進行位置檢測或角度檢測，故能當作磁性感測器使用。
首先，針對霍爾元件之磁性檢測原理予以說明。當對在物質中流動之電流施加垂直的磁場時，在相對於其電流和磁場之雙方呈垂直之方向上產生電場(霍爾電壓)。
圖5為用以針對理想的霍爾效果之原理進行說明的圖示。當考慮理想的霍爾元件時，將霍爾元件磁性感受部1之寬度設為W，將長度設為L，將電子移動度設為μ，將用以流通電流之電源2之施加電壓設為Vdd，將施加磁場設為B之時，從電壓計3輸出之霍爾電壓VH可以以下式表示。
VH=μB(W/L)Vdd
因與施加磁場B成比例的係數成為磁感度，故該霍爾 元件之磁感度Kh以下式表示。
Kh=μ(W/L)Vdd
作為如此之霍爾元件，所知的有檢測出垂直於基板(晶圓)表面之磁場成分之橫型霍爾元件和檢測出水平的磁場成分之縱型霍爾元件。
於檢測出垂直方向磁場和水平磁場之雙方之時，大多藉由在相同基板(晶圓)分別形成橫型霍爾元件和縱型霍爾元件來實現。
另外，即使在實際之霍爾元件中不施加磁場之時，也產生輸出電壓。將該磁場0之時被輸出之電壓稱為偏置電壓。產生偏置電壓之原因認為應從外部施加至元件之機械性應力或製造過程之對準偏移等之元件內部之電位分布不均所造成。在實際應用上需要補償成偏置電壓可以視為0。
作為補償偏置電壓之方法，以橫型霍爾元件之情形為例予以說明。
圖6為表示藉由旋轉電流的偏置取消電路之原理的電路圖。霍爾元件10為對稱的形狀，在一對輸入端子流通控制電流，為了從其他一對輸出端子取得輸出電壓，具有4端子T1、T2、T3、T4。於霍爾元件之一方之一對端子T1、T2成為控制電流輸入端子之時，另一方之一對之端子T3、T4成為霍爾電壓輸出端子。此時，當對輸入端子施加電壓Vin時，在輸出端子產生輸出電壓Vh+Vos。在此，Vh表示與霍爾元件之磁場成比例的霍爾電壓，Vos 表示偏置電壓。接著，將T3、T4當作控制電流輸入端子，將T1、T2當作霍爾電壓輸出端子，當對T3、T4間施加輸入電壓Vin時，在輸出端子產生電壓-Vh+Vos。S1~S4為感測器端子切換手段，藉由切換訊號產生器11選擇N1或N2之端子。
藉由減算當電流流至以上兩方向之時的輸出電壓，取消偏置電壓Vos，可以取得與磁場成比例之輸出電壓2Vh。(例如，參照專利文獻1)
再者，針對縱型霍爾元件之偏置電壓藉由使電流流至兩方向以上，或進行複數霍爾元件之輸出之運算，可以除去偏置電壓。(例如，參照專利文獻2)
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平06-186103號公報
[專利文獻2]日本特開2007-212435號公報
因為了在基板(晶圓)表面檢測垂直磁場成分(Z方向)和水平磁場成分(X、Y方向)，需要在相同基板上製作橫型霍爾元件和縱型霍爾元件，故晶片尺寸變大。再者，因以不同的霍爾元件檢測出垂直磁場和水平磁場，在各個的霍爾元件中心被測量。因此，因成為在不同位置上被檢測出之磁場成分，故喪失正確性。並且，因為了補償檢測出 水平磁場之縱型霍爾元件之偏置電壓，需要配置複數縱型霍爾元件，故又有晶片尺寸更增大而導致成本上升等之難點。
本發明之目的係提供能夠同時檢測出水平方向磁場和垂直方向磁場的被一體化之霍爾元件，其係能夠藉對旋轉電流進行切換的旋轉開關取消偏置。
為了解決以往之課題，本發明成為下述般之構成。
首先為一種霍爾元件，屬於被構成利用霍爾效果而檢測出垂直磁場及水平磁場，降低偏置電壓之霍爾元件，具有由P型之矽所構成之P型半導體基板層和被設置在上述P型半導體基板層上之垂直磁場檢測N型雜質區域，和被配置成包圍上述垂直磁場檢測N型雜質區域之8個水平磁場檢測N型雜質區域。
再者，上述垂直磁場檢測N型雜質區域具有：擁有正方形或十字型之4次旋轉軸的垂直之垂直磁場感受部，和在其各頂點及端部具有相同形狀之表面N型高濃度雜質區域之垂直磁場檢測控制電流輸入端子及垂直磁場霍爾電壓輸出端子。
再者，該霍爾元件以上述8個水平磁場檢測N型雜質區域中，被配置在上述垂直磁場檢測N型雜質區域之左右(X方向)之4個水平磁場檢測N型雜質區域檢測水平磁場成分中之X方向成分，被配置在上述垂直磁場檢測N型 雜質區域之上下(Y方向)之4個水平磁場檢測N型雜質區域檢測水平磁場成分中之Y方向成分作為特徵。
再者，該霍爾元件以上述8個水平磁場檢測N型雜質區域全部為相同形狀，具有：對被配置在垂直磁場檢測N型雜質區域之各頂點及端點之相同形狀之表面N型高濃度雜質區域，在左右(X)方向軸及上下(Y)方向軸上，具有表面N型高濃度雜質區域之水平方向磁場檢測控制電流輸入端子，和在上述表面N型高濃度雜質區域之控制電流輸入端子之基板方向下部(Z方向)的埋入N型高濃度雜質區域，和被夾於上述表面N型高濃度雜質區域之控制電流輸入端子和上述埋入N型高濃度雜質區域夾持的水平磁場感受部，和夾著上述N型高濃度雜質區域之控制電流輸入端子，在上下(Y)方向及左右(X)方向具有兩個表面N型高濃度雜質區域之水平磁場霍爾電壓輸出端子作為特徵。
再者，該霍爾元件係以垂直磁場檢測表面N型高濃度雜質區域也兼作水平磁場檢測控制電流輸入端子之功能作為特徵。
再者，該霍爾元件以將垂直磁場檢測控制電流輸入端子及水平磁場霍爾電壓輸出端子之垂直磁場檢測表面N型高濃度雜質區域形成深，將水平磁場檢測控制電流輸入端子之水平磁場檢測表面N型高濃度雜質區域形成淺，將水平磁場霍爾電壓輸出端子之表面N型高濃度雜質區域形成較上述水平磁場檢測控制電流輸入端子之表面N型高濃度雜質區域深作為特徵。
藉由使用上述手段，能夠同時檢測出垂直於基板(晶圓)之磁場成分和水平的磁場成分，並且可以藉由旋轉電流等除去偏置電壓。再者，因不用分別配置垂直磁場檢測用之橫型霍爾元件和水平磁場成分檢測用之縱型霍爾元件，能夠藉由一體成型之霍爾元件進行雙方之磁場檢測，並且能夠除去偏置電壓，故可以縮小晶片尺寸，抑制成本。
10‧‧‧霍爾元件
110‧‧‧垂直磁場檢測N型雜質濃度區域
120、120A、120B、120C、120D‧‧‧水平(Y方向)磁場檢測N型雜質濃度區域
121、121A、121B、121C、121D‧‧‧水平(X方向)磁場檢測N型雜質濃度區域
130、130A、130B、130C、130D‧‧‧垂直磁場檢測表面N型高濃度雜質區域
140、140A、140B、140C、140D‧‧‧水平磁場檢測(Y方向)表面N型高濃度雜質區域
141、141A、141B、141C、141D‧‧‧水平磁場檢測(X方向)表面N型高濃度雜質區域
150‧‧‧水平磁場檢測表面N型高濃度雜質區域
160、161‧‧‧表面P型高濃度雜質區域
170‧‧‧埋入N型高濃度雜質區域
11A、11B、11C、11D‧‧‧霍爾電壓輸出端子及控制電流輸入端子
2、12‧‧‧電源
3、13‧‧‧電壓計
11‧‧‧切換訊號產生器
S1、S2、S3、S4‧‧‧感測器端子切換手段
T1、T2、T3、T4‧‧‧端子
R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻
圖1為表示與本發明有關之一個實施形態之霍爾元件的俯視圖。
圖2為本發明所涉及之圖1之A-A剖面之縱構造圖。
圖3為本發明所涉及之圖1之B-B剖面之縱構造圖。
圖4為表示與本發明有關之另外的實施形態之霍爾元件的俯視圖。
圖5為用以針對理想之霍爾效果之原理進行說明的圖示。
圖6為用以說明藉由旋轉電流之偏置電壓之除去方法的圖示。
以下，參照附件圖面針對用以實施本發明之形態予以詳細說明。
圖1為表示與本發明有關之實施形態的霍爾元件之俯視圖。圖2為表示與本發明有關之實施形態之圖1之A-A剖面之霍爾元件之縱剖面構造圖。圖3為表示與本發明有關之實施形態之圖1之B-B剖面之霍爾元件之縱剖面構造圖。
首先，針對霍爾元件之形狀予以說明。
如圖1~3所示般，霍爾元件10在P型半導體基板層100上具有用以檢測出相對於正方形之基板(晶圓)表面之垂直方向之磁場成分的被配置成包圍垂直磁場檢測N型雜質區域110和垂直磁場檢測N型雜質區域110之8個水平磁場檢測N型雜質區域120A~D、121A~D。
垂直磁場檢測N型雜質區域110具有正方形之垂直磁場感受部，和被配置在各其頂點上且成為垂直磁場檢測控制電流輸入端子及垂直磁場霍爾電壓輸出端子之相同形狀之表面N型高濃度雜質區域130A、130B、130C、130D。在圖1中，表面N型高濃度雜質區域為4處。藉由使垂直磁場檢測N型雜質區域110成為上述形態，變成具有持有4次旋轉軸之對稱性。
另外，8個水平磁場檢測N型雜質區域120A~D、121A~D全部為相同形狀，相對於被配置在垂直磁場檢測N型雜質區域110之各頂點的相同形狀之表面N型高濃度雜質區域130A、130B、130C、130D，係由左右(X)方向 軸上之表面N型高濃度雜質區域141A、141B、141C、141D之水平方向(X方向)磁場檢測控制電流輸入端子和上下(Y)方向軸上之表面N型高濃度雜質區域140A、140B、140C、140D之水平方向(Y方向)磁場檢測控制電流輸入端子，和被配置在成為上述表面N型高濃度雜質區域140A~D、141A~D之基板方向下部(Z方向)之基板內的埋入N型高濃度雜質區域170(參照圖2及圖3)，和上述表面N型高濃度雜質區域140A~D、141A~D之控制電流輸入端子，和夾著被上述埋入N型高濃度雜質區域170夾持的水平磁場感受部和上述N型高濃度雜質區域140A~D、141A~D之控制電流輸入端子，而被配置在上下(Y方向)或左右(X)方向之兩個表面N型高濃度雜質區域150之水平磁場霍爾電壓輸出端子所構成。
上述8個水平磁場檢測N型雜質區域120A~D、121A~D中，被配置在上述表面N型高濃度雜質區域130A、130B、130C、130D之左右(X)方向之4個水平磁場檢測N型雜質區域121A、121B、121C、121D係檢測出水平磁場成分中之X方向成分，被配置在表面N型高濃度雜質區域130A、130B、130C、130D之上下(Y方向)之4個水平磁場檢測N型雜質區域120A、120B、120C、120D檢測出水平磁場成分中之Y方向成分。
而且，以包圍垂直磁場檢測N型雜質區域110及水平磁場檢測N型雜質區域120A、120B、120C、120D、121A、121B、121C、121D之周圍之方式，具有表面P型 高濃度雜質區域160、161。該表面P型高濃度雜質區域160、161成為區劃形成上述垂直磁場感受部及水平磁場感受部之電位障壁部。再者，外周之表面P型高濃度雜質區域161係使該霍爾元件與其他元件予以元件分離的元件分離部。
接著，針對霍爾元件10之製造方法進行說明。
首先，在P型半導體基板層100上形成成為垂直磁場檢測N型雜質區域110，和水平磁場檢測N雜質區域120A~D、121A~D的N型雜質層。該N型雜質層係以磊晶層為佳。於形成磊晶層之時，以之前在水平磁場檢測N型雜質區域120A~D、121A~D之下層(Z方向)形成先形成埋入N型高濃度雜質區域為佳。但是，即使非磊晶層之形成，而係藉由深的N井形成成為垂直磁場檢測N型雜質區域110，和水平磁場檢測N型雜質區域120A~D、121A~D的N型雜質區域亦可。
接著，形成表面P型高濃度雜質區域160、161。因將成為區劃形成垂直磁場感受部及水平磁場感受部之電位障壁部，故需要形成比較深。因此，藉由P井或高能量離子注入，形成表面P型高濃度雜質區域160、161。
而且，形成表面N型高濃度雜質區域130A、130B、130C、130D以作為垂直磁場檢測N型雜質區域110之垂直磁場檢測控制電流輸入端子，及表面N型高濃度雜質區域140A、140B、140C、140D、141A、141B、141C、141D以作為水平磁場檢測控制電流輸入端子，及表面N 型高濃度雜質區域150以作為水平磁場霍爾電壓輸出端子。此時，以將垂直磁場檢測控制電流輸入端子及水平磁場霍爾電壓輸出端子之垂直磁場檢測表面N型高濃度雜質區域130A、130B、130C、130D形成深，將水平磁場檢測控制電流輸入端子之水平磁場檢測表面N型高濃度雜質區域140A、140B、140C、140D、141A、141B、141C、141D形成淺，將水平磁場霍爾電壓輸出端子之表面N型高濃度雜質區域150形成較水平磁場檢測控制電流輸入端子之表面N型高濃度雜質區域深為佳。因此，成為該些電極之表面N型高濃度雜質區域以不同之工程形成。
以下，說明藉由上述形態之霍爾元件10檢測垂直磁場及水平磁場，除去偏置之動作。
首先，對圖1之霍爾元件10之N型高濃度雜質區域之垂直磁場檢測控制電流輸入端子130A及水平磁場檢測控制電流輸入端子140C、141C施予正電壓，使N型高濃度雜質區域之垂直磁場檢測控制電流輸入端子130C及水平磁場檢測控制電流輸入端子140A、141A接地。此時，在垂直磁場檢測N型雜質區域110中，電流從垂直磁場檢測控制電流輸入端子130A流至130C。當接受垂直磁場時，在垂直磁場檢測控制電流輸入端子130B、130D間產生垂直磁場霍爾電壓VHZA。
再者，在水平磁場檢測N型雜質區域121A，電流從垂直磁場檢測控制電流輸入端子130A經埋入N型高濃度雜質區域170而流入水平磁場檢測控制電流輸入端子 141A。當接受X方向水平磁場時，在水平磁場檢測N型雜質區域121A內之兩個水平磁場檢測霍爾電壓輸出端子150間產生X方向水平磁場霍爾電壓VHXA。
而且，在水平磁場檢測N型雜質區域121C，電流從水平磁場檢測控制電流輸入端子141C經埋入N型高濃度雜質區域170而流入垂直磁場檢測控制電流輸入端子130C。當接受X方向水平磁場時，在水平磁場檢測N型雜質區域121C內之兩個水平磁場檢測霍爾電壓輸出端子150間產生與VHXA相反方向之X方向水平磁場霍爾電壓VHXC。
再者，在水平磁場檢測N型雜質區域120A，電流從垂直磁場檢測控制電流輸入端子130A經埋入N型高濃度雜質區域170而流入水平磁場檢測控制電流輸入端子140A。當接受Y方向水平磁場時，在水平磁場檢測N型雜質區域120A內之兩個水平磁場檢測霍爾電壓輸出端子150間產生Y方向水平磁場霍爾電壓VHYA。
而且，在水平磁場檢測N型雜質區域120C，電流從水平磁場檢測控制電流輸入端子140C經埋入N型高濃度雜質區域170而流入垂直磁場檢測控制電流輸入端子130C。當接受Y方向水平磁場時，在水平磁場檢測N型雜質區域120C內之兩個水平磁場檢測霍爾電壓輸出端子150間產生與VHYA相反方向之Y方向水平磁場霍爾電壓VHYC。
接著，對N型高濃度雜質區域之垂直磁場檢測控制電 流輸入端子130B及水平磁場檢測控制電流輸入端子140B、141B施加正電壓，使N型高濃度雜質區域之垂直磁場檢測控制電流輸入端子130D及水平磁場檢測控制電流輸入端子140D、141D連接於接地。此時，在垂直磁場檢測N型雜質區域110中，電流從垂直磁場檢測控制電流輸入端子130B流至130D。當接受垂直磁場時，在垂直磁場檢測控制電流輸入端子130A、130C間產生垂直磁場霍爾電壓VHZB。
再者，在水平磁場檢測N型雜質區域121B，電流從垂直磁場檢測控制電流輸入端子130B經埋入N型高濃度雜質區域170而流入水平磁場檢測控制電流輸入端子141B。當接受X方向水平磁場時，在水平磁場檢測N型雜質區域121B內之兩個水平磁場檢測霍爾電壓輸出端子150間產生X方向水平磁場霍爾電壓VHXB。
而且，在水平磁場檢測N型雜質區域121D，電流從水平磁場檢測控制電流輸入端子141D經埋入N型高濃度雜質區域170而流入垂直磁場檢測控制電流輸入端子130D。當接受X方向水平磁場時，在水平磁場檢測N型雜質區域121D內之兩個水平磁場檢測霍爾電壓輸出端子150間產生與VHXB相反方向之X方向水平磁場霍爾電壓VHXD。
再者，在水平磁場檢測N型雜質區域120B，電流從垂直磁場檢測控制電流輸入端子130B經埋入N型高濃度雜質區域170而流入水平磁場檢測控制電流輸入端子 140B。當接受Y方向水平磁場時，在水平磁場檢測N型雜質區域120B內之兩個水平磁場檢測霍爾電壓輸出端子150間產生Y方向水平磁場霍爾電壓VHYB。
而且，在水平磁場檢測N型雜質區域120D，電流從水平磁場檢測控制電流輸入端子140D經埋入N型高濃度雜質區域170而流入垂直磁場檢測控制電流輸入端子130D。當接受Y方向水平磁場時，在水平磁場檢測N型雜質區域120D內之兩個水平磁場檢測霍爾電壓輸出端子150間產生與VHYB相反方向之Y方向水平磁場霍爾電壓VHYD。
藉由上述，可取得由於垂直磁場所致的垂直磁場檢測霍爾電壓VHZA和VHZB。該垂直磁場檢測霍爾電壓包含偏置電壓，成為霍爾電壓和偏置電壓之相加，VHZA可以以Vhz+Vos表示，VHZB可以以-Vhz+Vos表示。藉由減算該兩個輸出，成為(VHZA-VHZB)/2=Vhz，能夠除去垂直磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓。即是，可以藉由旋轉電流除去垂直磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓。
另外，可以取得藉由X方向水平磁場之X方向水平磁場檢測霍爾電壓VHXA、VHXB、VHXC及VHXD。該水平磁場檢測霍爾電壓包含偏置電壓，成為霍爾電壓和偏置電壓之相加，VHXA可以以Vhx+Vos表示，VHXC可以以-Vhx+Vos表示，VHXB可以以Vhx+Vos表示，VHXD可以以-Vhx+Vos表示。藉由運算該4個輸出，成為(VHXA-VHXC+VHXB-VHXD)/4=Vhx，能夠除去X方向水 平磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓。
再者，可以取得藉由Y方向水平磁場之Y方向水平磁場檢測霍爾電壓VHYA、VHYB、VHYC及VHYD。該水平磁場檢測霍爾電壓包含偏置電壓，成為霍爾電壓和偏置電壓之相加，VHYA可以以Vhy+Vos表示，VHYC可以以-Vhy+Vos表示，VHYB可以以Vhy+Vos表示，VHYD可以以-Vhy+Vos表示。藉由運算該4個輸出，成為(VHYA-VHYC+VHYB-VHYD)/4=Vhy，能夠除去Y方向水平磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓。
即是，在由水平磁場檢測N型雜質區域和垂直磁場檢測表面N型高濃度雜質區域所構成之水平磁場檢測部中，藉由X方向及Y方向磁場檢測部之各個的4個磁場檢測霍爾電壓之輸出運算，可以除去水平磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓。
以上，因藉由垂直磁場檢測表面N型高濃度雜質區域130A~D也兼作水平磁場檢測控制電流輸入端子之功能，同時使電流在可以檢測出X、Y、Z方向磁場之方向流動，並且在相同方向流動複數電流，故可以同時進行除去藉由垂直磁場檢測之旋轉電流所致之垂直磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓，和在水平磁場檢測部中，藉由X方向及Y方向磁場檢測部之各4個的磁場檢測霍爾電壓之輸出運算，除去水平磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓，能夠同時進行偏置電壓被除去之垂直磁場檢測和水平磁場檢測。
再者，電壓施加方法並不限定於先前所述之實施形態。
對相對之垂直磁場檢測控制電流輸入端子施加垂直磁場檢測控制電壓，在其相反之相向的垂直磁場檢測控制電流輸入端子檢測出垂直磁場檢測霍爾電壓。此時，以電流在水平磁場檢測N型雜質區域流動電流之方式，對施加垂直磁場檢測控制電壓之垂直磁場檢測電流輸入端子周圍之水平磁場檢測控制電流輸入端子施加與垂直磁場檢測控制電壓施加電壓相反之電壓。依此，藉由水平磁場檢測霍爾電壓輸出端子150檢測出X方向及Y方向磁場檢測霍爾電壓。
接著，藉由更換檢測垂直磁場檢測霍爾電壓之垂直磁場檢測控制電流輸入端子和施加垂直磁場檢測控制電壓之垂直磁場檢測控制電流輸入端子，同樣施加電壓，亦能夠同時進行藉由垂直磁場檢測之旋轉電流除去之垂直磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓，和在水平磁場檢測部，藉由X方向及Y方向磁場檢測部之各4個磁場檢測霍爾電壓之輸出運算，除去水平磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓。
圖4為表示與本發明有關之其他實施形態的霍爾元件之俯視圖。垂直磁場檢測N型雜質區域110不僅限定於圖1所示之正方形。即使為具有圖4所示之十字型之磁性感受部和在其4個端部的表面N型高濃度雜質區域130A、130B、130C、130D之霍爾電流控制電極及霍爾電壓輸出端子等之持有4次旋轉軸之垂直磁場檢測N型雜質區域亦 可。
垂直磁場檢測N型雜質區域110之形狀設為十字型(或是X型亦可)。藉由設為十字型(或是X型)能夠有效率地測量中心附近之霍爾電壓。

Claims (8)

  1. 一種霍爾元件，屬於利用霍爾效果檢測出垂直磁場及水平磁場，且被構成降低偏置電壓的霍爾元件，其特徵在於具有：由P型之矽所構成之P型半導體基板層；被設置在上述P型半導體基板層上之垂直磁場檢測N型雜質區域；及被配置成包圍上述垂直磁場檢測N型雜質區域的8個水平磁場檢測N型雜質區域，上述垂直磁場檢測N型雜質區域具有：垂直磁場感受部，其具有正方形或十字型的4次旋轉軸；和相同形狀的第1表面N型高濃度雜質區域，其係被配置在上述垂直磁場感受部之各頂點或端部，成為垂直磁場檢測控制電流輸入端子及垂直磁場霍爾電壓輸出端子，上述8個水平磁場檢測N型雜質區域全部為相同形狀，具有：水平方向磁場檢測控制電流輸入端子，其相對於上述第1表面N型高濃度雜質區域，被配置在左右(X)方向軸及上下(Y)方向軸上，且為第2表面N型高濃度雜質區域；埋入N型高濃度雜質區域，其係被配置在成為上述水平方向磁場檢測控制電流輸入端子之基板方向下部(Z方向)的上述半導體基板層內； 水平磁場感受部，其係被上述水平方向磁場檢測控制電流輸入端子和上述埋入N型高濃度雜質區域夾持；及水平磁場霍爾電壓輸出端子，其係夾著上述水平方向磁場檢測控制電流輸入端子而被配置在上下(Y)方向及左右(X)方向之兩個第3表面N型高濃度雜質區域，上述第1表面N型高濃度雜質區域也兼作上述水平方向磁場檢測控制電流輸入端子之功能。
  2. 如請求項1所記載之霍爾元件，其中上述8個水平磁場檢測N型雜質區域具有：被配置在上述垂直磁場檢測N型雜質區域之左右(X方向)，檢測出水平磁場成分中之X方向成分的4個水平磁場檢測N型雜質區域；和被配置在上述垂直磁場檢測N型雜質區域之上下(Y方向)，檢測出水平磁場成分中之Y方向成分的4個水平磁場檢測N型雜質區域。
  3. 如請求項1所記載之霍爾元件，其中上述第1表面N型高濃度雜質區域及上述第3表面N型高濃度雜質區域形成較上述第2表面N型高濃度雜質區域深為止。
  4. 如請求項1所記載之霍爾元件，其中具有包圍上述垂直磁場檢測N型雜質區域及上述水平磁場檢測N型雜質區域之周圍的表面P型高濃度雜質區域。
  5. 如請求項4所記載之霍爾元件，其中 上述表面P型高濃度雜質區域係區劃形成上述垂直磁場感受部及上述水平磁場感受部的電位障壁部。
  6. 如請求項1所記載之霍爾元件，其中藉由上述垂直磁場檢測N型雜質區域中之旋轉電流，可以除去垂直磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓。
  7. 如請求項2所記載之霍爾元件，其中在由上述水平磁場檢測N型雜質區域和上述第2及第3表面N型高濃度雜質區域所構成之水平磁場檢測部中，藉由X方向及Y方向磁場檢測部之各4個磁場檢測霍爾電壓之輸出運算，可以除去水平磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓。
  8. 如請求項7所記載之霍爾元件，其中同時進行在上述垂直磁場檢測N型雜質區域中藉由旋轉電流除去垂直磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓，和在上述水平磁場檢測部中，藉由X方向及Y方向磁場檢測部之各4個磁場檢測霍爾電壓之輸出運算除去水平磁場成分檢測霍爾電壓之偏置電壓，藉此同時進行偏置電壓被除去的垂直磁場檢測和水平磁場檢測。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6910150B2 (ja) * 2017-01-18 2021-07-28 エイブリック株式会社 半導体装置
JP6841692B2 (ja) * 2017-03-13 2021-03-10 エイブリック株式会社 磁気センサ回路
JP6994843B2 (ja) * 2017-04-28 2022-01-14 エイブリック株式会社 磁気センサ回路
US10534045B2 (en) * 2017-09-20 2020-01-14 Texas Instruments Incorporated Vertical hall-effect sensor for detecting two-dimensional in-plane magnetic fields
CN107765197B (zh) * 2017-11-21 2020-07-07 上海南麟电子股份有限公司 一种霍尔传感器
US10698066B2 (en) * 2018-04-13 2020-06-30 Texas Instruments Incorporated Calibration of hall device sensitivity using an auxiliary hall device
CN110940706A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 英飞凌科技股份有限公司 气敏霍尔器件
JP7266386B2 (ja) * 2018-11-09 2023-04-28 エイブリック株式会社 半導体装置
KR20210002880A (ko) * 2019-07-01 2021-01-11 에스케이하이닉스 주식회사 픽셀 및 이를 포함하는 이미지 센서

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01251763A (ja) * 1988-03-31 1989-10-06 Res Dev Corp Of Japan 縦型ホール素子と集積化磁気センサ
US6546462B1 (en) * 1999-12-30 2003-04-08 Intel Corporation CLFLUSH micro-architectural implementation method and system
JP2005259803A (ja) * 2004-03-09 2005-09-22 Denso Corp ホール素子および磁気センサおよび磁気検出方法
US20050230770A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-20 Denso Corporation Magnetic sensor having vertical hall device and method for manufacturing the same
US20070290682A1 (en) * 2006-01-13 2007-12-20 Denso Corporation Magnetic sensor and method for detecting magnetic field
CN101290946A (zh) * 2007-04-19 2008-10-22 上海钜胜微电子有限公司 减小霍尔集成电路失调电压方法及其装置
US20110031960A1 (en) * 2007-08-31 2011-02-10 Hans-Peter Hohe Calibratable Multidimensional Magnetic Point Sensor
WO2013140984A1 (ja) * 2012-03-23 2013-09-26 セイコーインスツル株式会社 ホールセンサ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0426171A (ja) * 1990-05-22 1992-01-29 Nissan Motor Co Ltd 磁電変換素子
JPH06186103A (ja) 1992-12-21 1994-07-08 Taisee:Kk センサー端子切替手段、並びに磁気測定方法若しくは圧力測定方法
JP4483760B2 (ja) * 2005-10-12 2010-06-16 株式会社デンソー 電流センサ
DE102006037226B4 (de) * 2006-08-09 2008-05-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Im Messbetrieb kalibrierbarer magnetischer 3D-Punktsensor
CN103698721A (zh) * 2013-12-30 2014-04-02 南京大学 一种cmos片上三维微型磁检测传感器的霍尔传感单元

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01251763A (ja) * 1988-03-31 1989-10-06 Res Dev Corp Of Japan 縦型ホール素子と集積化磁気センサ
US6546462B1 (en) * 1999-12-30 2003-04-08 Intel Corporation CLFLUSH micro-architectural implementation method and system
JP2005259803A (ja) * 2004-03-09 2005-09-22 Denso Corp ホール素子および磁気センサおよび磁気検出方法
US20050230770A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-20 Denso Corporation Magnetic sensor having vertical hall device and method for manufacturing the same
US20070290682A1 (en) * 2006-01-13 2007-12-20 Denso Corporation Magnetic sensor and method for detecting magnetic field
CN101290946A (zh) * 2007-04-19 2008-10-22 上海钜胜微电子有限公司 减小霍尔集成电路失调电压方法及其装置
US20110031960A1 (en) * 2007-08-31 2011-02-10 Hans-Peter Hohe Calibratable Multidimensional Magnetic Point Sensor
WO2013140984A1 (ja) * 2012-03-23 2013-09-26 セイコーインスツル株式会社 ホールセンサ

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