[实用新型]包括应力补偿电路的垂直霍尔传感器电路

说明书

技术领域

本实用新型的实施例涉及垂直霍尔传感器电路。本实用新型的其他实施例涉及使用垂直霍尔传感器电路的传感方法。本实用新型的其他实施例涉及用于垂直霍尔传感器的应力补偿。

背景技术

集成电路（IC）通常被安装在封装中以防止灵敏的集成电路受到环境影响。然而，可以观察到的一个不利副作用是将集成电路安装在封装中在半导体材料上施加机械应力。集成电路上的机械应力改变电子参数，诸如霍尔片的磁灵敏度或电阻器的电阻。机械应力改变载荷子的迁移率和分散因数，这导致电阻、晶体管参数以及霍尔片的磁灵敏度的终生漂移（称为压阻效应、压电MOS效应、压电结效应以及压电霍尔效应）。

机械应力的终生漂移源自于封装组成部分的热机械性质的变化（例如模具化合物中的老化或化学反应或者由于湿气进入而引起的模具化合物的膨胀），并且通常是不能避免的。已知硅霍尔传感器根据封装的模具化合物中的湿度而遭受1%和4%之间的磁灵敏度的长期漂移。

垂直霍尔效应传感器还受到机械应力的终生漂移的影响。垂直霍尔传感器与平面霍尔传感器或“霍尔片”的不同之处在于垂直霍尔传感器能够测量磁场的表面平行部件。与使用水平霍尔片的解决方案相比，其因此允许单片多轴磁传感器的相对容易的概念。霍尔传感器领域中的现代趋势是将其集成到电子电路中以进行信号处理。这些垂直霍尔效应传感器的很大的优点是能够在没有附加后处理的情况下在标准CMOS工艺中制造。

因此，垂直霍尔传感器的有源区内的机械应力可以导致由垂直霍尔传感器中的机械应力引起的霍尔传感器的寿命内的增益误差（由封装、湿度变化、焊接等引起）。结果，灵敏度的变化和/或开关点的变化可能是可观察的。通常，通过编程来针对这些变化进行调整是相对困难或根本不可能的。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了包括装置、应力补偿电路以及第一电路的垂直霍尔传感器电路。所述装置包括第一掺杂型的垂直霍尔效应区，在半导体衬底内形成且相对于霍尔效应相关电特性而具有应力相关性。应力补偿电路包括横向电阻器装置和垂直电阻装置中的至少一个。该横向电阻器装置包括平行于半导体衬底的表面并相互正交的第一电阻元件和第二电阻元件，以便基于提供给应力补偿电路的基准信号而生成应力相关横向电阻器装置信号。垂直电阻器装置包括用于垂直地传导电流流动的第一掺杂型的第三电阻元件，以便基于基准信号而生成应力相关垂直电阻器装置信号。第一电路被配置成向所述装置提供第一信号，其中，第一信号是基于应力相关横向电阻器装置信号和应力相关垂直电阻器装置信号中的至少一个。

本实用新型的其他实施例提供了一种垂直霍尔传感器电路，包括在半导体衬底内形成的相对于霍尔效应相关电特性而具有应力相关性的第一掺杂型的垂直霍尔效应区。垂直霍尔传感器电路还包括用于供应给垂直霍尔效应区的源信号的应力相关控制的应力补偿电路。该应力补偿电路包括横向电阻器装置、垂直电阻器装置以及被配置成将由横向和垂直电阻器装置产生的电量对应力补偿电路的电输出量的横向和垂直贡献组合的组合器。该横向贡献具有第一应力相关性且垂直贡献具有与第一应力相关性相反的符号和不同的斜率的第二应力相关性，使得组合应力相关性基本上补偿垂直霍尔效应区的应力相关性。

本实用新型的其他实施例提供了一种用于供应给第一掺杂型的垂直霍尔效应区的电功率的应力补偿的方法。该方法包括向包括横向电阻器装置、垂直电阻器装置以及信号组合器的应力补偿电路提供基准信号。该方法还包括使用包括平行于半导体衬底的表面且相互正交的第一电阻元件和第二电阻元件的横向电阻器装置基于基准信号而生成应力相关横向电阻器装置信号。以类似方式，基于基准信号生成应力相关垂直电阻器装置信号，其中，所述垂直电阻器装置包括用于垂直地传导电流流动的第一掺杂型的第三电阻元件。该方法还包括将应力相关横向电阻器装置信号与垂直电阻器装置信号组合以获得组合信号并向垂直霍尔效应区供应源信号，其中，该源信号是基于组合信号。

本实用新型的其他实施例提供了一种用于第一掺杂型的垂直霍尔效应区的应力补偿的方法。垂直霍尔效应区可以在半导体衬底内形成且相对于霍尔效应相关电特性具有应力相关性。该方法包括向包括横向电阻器装置和垂直电阻器装置中的至少一个的应力补偿电路提供基准信号。该方法还包括使用横向电阻器装置和垂直电阻器装置中的至少一个基于基准信号而生成应力相关电阻器装置信号，横向电阻器装置包括平行于半导体衬底的表面并相互正交的第一电阻元件和第二电阻元件。垂直电阻器装置包括用于垂直地传导电流流动的第一掺杂型的第三电阻元件。该方法还包括向垂直霍尔效应区提供第一信号，其中，该第一信号基于应力相关电阻器装置信号。