霍尔效应传感器制造技术

本发明专利技术涉及霍尔效应传感器。本公开涉及半导体结构，更具体地涉及三接触霍尔传感器、制造方法和操作模式。该结构包括：多个感测块，其中的每个感测块包括多个接触；第一开关元件，其连接到多个感测块中的第一组感测块；第二开关元件，其连接到多个感测块中的第二组感测块。块。块。

【技术实现步骤摘要】
霍尔效应传感器


[0001]本公开涉及半导体结构，更具体地涉及霍尔效应传感器、制造方法和操作模式。

技术介绍

[0002]霍尔效应传感器用于测量磁场的大小。其输出电压与通过传感器的磁场强度成正比。霍尔效应传感器可用于许多不同的应用。这些应用包括接近感测、定位、速度检测和电流感测应用等。实际上，霍尔效应传感器通常在汽车工业中用于为车轮和轴的速度计时(time)。这些包括内燃机点火正时、转速表、防抱死制动系统和无刷DC电动机的旋转。
[0003]霍尔效应传感器可被配置为四个单独的三接触垂直霍尔(3C
‑
Vhall)元件或五接触垂直霍尔(5C
‑
Vhall)元件。三接触垂直霍尔(3C
‑
Vhall)元件通常用于实现更好的对称性以改善偏移/残余电压；然而，由于偏置电源元件中的电压降，这些三接触元件的灵敏度低，从而导致针对感测施加的有效电压较低。五接触垂直(5C
‑
Vhall)元件可以消除不希望的电压降，但该器件不对称，这会导致较大的偏移/残余电压。

技术实现思路

[0004]在本公开的一方面，一种结构包括：多个感测块，其中的每个感测块包括多个接触；第一开关元件，其耦接到所述多个感测块中的第一组感测块；以及第二开关元件，其连接到所述多个感测块中的第二组感测块。
[0005]在本公开的一方面，一种结构包括：第一多个感测块，其中的每个感测块包括多个接触；第二多个感测块，其中的每个感测块包括多个接触；以及所述第一多个感测块与所述第二多个感测块之间的固定连接。
[0006]在本公开的一方面，一种方法包括：接通用于霍尔效应传感器的第一感测块和第三感测块的开关，并且关断用于所述霍尔效应传感器的第二感测块和第四感测块的开关；在所述第三感测块与所述第一感测块的端子之间施加偏置电压；以及测量所述第二感测块和所述第四感测块上的电压降。
附图说明
[0007]在下面的详细描述中，借助本公开的示例性实施例的非限制性示例，参考所提到的多个附图来描述本公开。
[0008]图1示出了根据本公开的一些方面的具有开关元件的霍尔效应传感器的电路图。
[0009]图2A和图2B代表性地示出了图1的结构10的不同开关模式。
[0010]图3A和图3B示出了根据本公开的一些方面的图1的结构和图2A与图2B的相应开关模式以及相关制造工艺的截面图。
[0011]图4示出了根据本公开的一些方面的具有固定连接的垂直霍尔效应传感器的电路图。
具体实施方式
[0012]本公开涉及半导体结构，更具体地涉及霍尔效应传感器、制造方法和操作模式。更具体地，本公开提供具有四个三接触垂直霍尔元件(例如，感测块)的霍尔效应传感器，其具有固定连接或切换/交替连接。例如，三接触感测块可以包括开关门。有利地，通过使用开关门，可以消除偏置电源元件中不希望的电压降，以实现最大电压灵敏度(>20％)，同时保持结构对称以实现改善的偏移/残余电压(>80％)。就后一优点而言，本文所述的三接触垂直霍尔元件消除了电源偏置中不希望的电压降。
[0013]本公开的感测块和开关元件可以使用多种不同的工具，以多种方式来制造。然而，一般而言，这些方法和工具用于形成尺寸为微米和纳米级的结构。用于制造本公开的感测块和开关元件的方法(即，技术)已经从集成电路(IC)技术中采用。例如，这些结构被构建在晶片上，并且通过在晶片顶部执行光刻工艺而图案化的材料膜中实现。特别地，这些感测块和开关元件的制造使用三个基本构建块：(i)在衬底上沉积材料薄膜，(ii)通过光刻成像在膜顶部上施加图案化的掩模，以及(iii)对掩模选择性地蚀刻膜。
[0014]图1示出了根据本公开的一些方面的具有开关元件的垂直霍尔效应传感器的电路图。更具体地，电路10包括按顺序的多个感测块(霍尔效应元件)20、30、40、50。在实施例中，感测块20、30、40、50各自包括三(3)个接触，例如接触垫(contact pad)。具体地，感测块20包括接触垫22a、22b、22c，感测块30包括接触垫32a、32b、32c，感测块40包括接触垫42a、42b、42c，感测块50包括接触垫52a、52b、52c。每个感测块20、30、40、50中的接触垫设置在相应的阱24、34、44、54中。在实施例中，接触垫可以是n+接触，阱可以是N型阱。可以使用常规离子注入工艺来制造阱24、34、44、54，如本文中更详细地讨论的。
[0015]仍参考图1，每个感测块20、30、40、50可以通过深沟槽隔离结构或不同导电类型的衬底材料(代表性地以参考标号52示出)彼此分离或隔离。例如，当相应的阱24、34、44、54是N型阱时，阱52可以是P型阱；反之亦然。另一方面，深沟槽隔离结构52可以是氧化物、多晶硅或使用本文中进一步描述的常规光刻、蚀刻和沉积方法制造的其他绝缘材料。
[0016]在另外的实施例中，每个感测块20、30、40、50包括开关元件，例如晶体管。例如，感测块20和40包括开关元件S1；而感测块30和50包括开关元件S2。开关元件S1可以是单个开关，并且开关S2可以是另一单个开关。开关元件S1、S2允许电流在感测块20、30、40、50之间流动，如关于图2A和图2B所描述的。例如，开关元件S1、S2将电流提供给每个感测块20、30、40、50中的相应接触。
[0017]在图1中，开关元件S1、S2及其相应的接触垫可以通过布线56连接在一起。作为示例，每个相应感测块20、30、40、50通过布线56，在相应接触垫处串联连接(例如，耦接)在一起，例如，接触垫22b连接到接触垫32a，接触垫32b连接到接触垫42a，接触垫42b连接到接触垫52a，等等。布线56还将接触垫连接到相应开关元件S1、S2。
[0018]图2A和图2B代表性地示出了图1的结构10的不同开关模式。通过使用开关元件，例如接通/关断开关元件S1、S2，消除了偏置电源元件上的电压降，并且所有电压降都在感测端子中以提供最大电压灵敏度。而且，同时，保持了结构的对称性(例如，处于第一开关模式的感测块20至40和处于第二开关模式的感测块30至50)。
[0019]借助示例并且如图2A中代表性地示出的，施加到端子T1和T3上的偏置电压接地，例如，开关元件S1被接通而开关元件S2被关断。以此方式，将迫使电流从感测块20流向感测
块40，并在感测块30与感测块50之间感测到电压差。该配置于是将在感测块30和感测块50中提供最大灵敏度。另一方面，如图2B中代表性地示出的，偏置电压被施加到端子T2或T4上，开关元件S2被接通而开关元件S1被关断。以此方式，将迫使电流从感测块30流向感测块50或从感测块50流向感测块30，并且在感测块20与感测块40之间感测到电压差。该配置于是将在感测块20与感测块40中提供最大灵敏度。
[0020]图3A和图3B示出了根据本公开的一些方面的图1的结构和图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构，包括：多个感测块，其中的每个感测块包括多个接触；第一开关元件，其耦接到所述多个感测块中的第一组感测块；以及第二开关元件，其连接到所述多个感测块中的第二组感测块。2.根据权利要求1所述的结构，其中所述多个感测块是四个感测块，每个感测块包括三个接触。3.根据权利要求2所述的结构，其中每个感测块内的所述接触之一连接到偏置电压。4.根据权利要求2所述的结构，其中每个所述感测块通过布线彼此串联连接。5.根据权利要求1所述的结构，其中每个所述感测块包括彼此隔离的阱。6.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一开关元件不同于所述第二开关元件。7.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一开关元件连接到所述多个感测块中的交替感测块，并且所述第二开关元件连接到所述多个感测块中的另一组交替感测块。8.根据权利要求7所述的结构，其中所述第一开关元件连接到第一感测块和第三感测块，所述第二开关元件连接到第二感测块和第四感测块，并且所述第一感测块到所述第四感测块顺序排列。9.根据权利要求8所述的结构，其中：当所述第一开关元件被接通而所述第二开关元件被关断时，迫使电流从所述第一感测块流向所述第三感测块或从所述第三感测块流向所述第一感测块，在所述第二感测块与所述第四感测块之间感测到电压差。10.根据权利要求8所述的结构，其中当所述第二开关元件被接通而所述第一开关元件被关断时，迫使电流从所述第二感测块流向所述第四感测块或迫使电流从所述第四感测块流向所述第二感测块，在所述第一感测块与所述第三感测块之间感测到电压差。11.一种结构，包括：第一多个感测块，其中的每个感测块包括多个接触；第二多个感测块，其中的每个感测块包括多个接触；以及所述第一多个感测块与所述第二多个感测块之间的固定连接。12.根据权利要求11所述的结构，其中所述第一多个感测块是四个感测块，所述第二多个感测块是四个感测块。13.根据权利要求12所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永顺，卓荣发，P，
申请(专利权)人：格芯新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：