具有成環連接的霍爾效應區的電子器件的制作方法

專利名稱：具有成環連接的霍爾效應區的電子器件的制作方法
技術領域：
本發明的實施方式涉及一種電子器件和檢測方法。具體地，該電子器件可以是用于檢測諸如磁場或物體內部機械應力的物理量的傳感器件。
背景技術：
電子器件可用于檢測或測量物理量。為檢測或測量平行于例如半導體芯片表面的磁場強度和方向，可使用垂直霍爾器件。大多數垂直霍爾器件遭受著這樣的事實用于消除霍爾器件的零點誤差的旋轉電流(spinning current)法不能很好地工作。采用旋轉電流方案(spinning current scheme)的已知方法,可以獲得約ImT的零點殘余誤差。這種相當差的偏移行為的原因可在垂直霍爾器件的不對稱性中找到。盡管知道如何連接四個垂直霍爾器件來改善對稱性，但接觸電阻仍會導致殘余不對稱性。
可檢測或測量的另一物理量是物體(諸如襯底，具體地，半導體襯底)內部的機械應力。為此，可使用具有與霍爾器件類似的結構的電子器件。事實上，可足以稍微修改合適的霍爾器件的一些內部連接來獲得機械應力傳感器。

發明內容
本發明的實施方式提供了一種電子器件，包括η個霍爾效應區，其中η>1，其中，該η個霍爾效應區彼此隔離。該電子器件包括在η個霍爾效應區的表面內或表面上的至少八個接觸。該接觸包括各霍爾效應區的第一接觸和第二接觸。對于k=l至η-l,第(k+Ι)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸，且第一霍爾效應區的第一接觸連接至第η個霍爾效應區的第二接觸。該至少八個接觸包括至少兩個供電接觸(supplycontact)和至少兩個檢測接觸(sense contact)。各霍爾效應區包括該至少兩個供電接觸中的至多一個。此外，各霍爾效應區包括該至少兩個檢測接觸中的至多一個。本發明的其他實施方式提供了一種電子器件，包括如上述定義的第一電子器件和第二電子器件；傳感信號(sense signal)評估器，其被配置為連接至第一電子器件的檢測接觸和第二電子器件的檢測接觸。該傳感信號評估器還被配置為處理差分傳感信號，該差分傳感信號基于檢測接觸處提供的第一傳感信號和第二傳感信號。本發明的其他實施方式提供了一種電子器件，包括彼此隔離的第一霍爾效應區、第二霍爾效應區、第三霍爾效應區和第四霍爾效應區。各霍爾效應區包括在霍爾效應區的表面內或表面上的第一接觸、第二接觸、供電接觸和檢測接觸。第二霍爾效應區的第一接觸連接至第一霍爾效應區的第二接觸，以及第一霍爾效應區的第一接觸連接至第二霍爾效應區的第二接觸，使得在第一霍爾效應區的供電接觸與第二霍爾效應區的供電接觸之間存在兩個電流通路。第四霍爾效應區的第一接觸連接至第三霍爾效應區的第二接觸，以及第三霍爾效應區的第一接觸連接至第四霍爾效應區的第二接觸，使得在第三霍爾效應區的供電接觸與第四霍爾效應區的供電接觸之間存在兩個電流通路。供電接觸和檢測接觸沿著電流通路中的每一個順序布置，使得在供電接觸中的兩個之間有檢測接觸中的一個檢測接觸。第一霍爾效應區與第三霍爾效應區的檢測接觸之間分接第一差分傳感信號，以及第二霍爾效應區與第四霍爾效應區的檢測接觸之間分接第二差分傳感信號。本發明的其他實施方式提供了一種電子器件，包括彼此隔離的四個霍爾效應區，其中，四個霍爾效應區中的每一個包括在霍爾效應區的表面內或表面上的第一接觸和第二接觸。對于k=l至3，第(k+Ι)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸，且第一霍爾效應區的第一接觸連接至第四霍爾效應區的第二接觸。四個霍爾效應區中的每一個還包括在霍爾效應區的表面內或表面上的供電接觸和檢測接觸中的一個，供電接觸或檢測接觸被配置在霍爾效應區的第一接觸與第二接觸之間。表面內或表面上形成供電接觸的霍爾效應區經由其第一接觸和第二接觸分別連接至表面內或表面上形成檢測接觸的兩個霍爾效應區，使得供電接觸和檢測接觸沿著至少兩個供電接觸之間的電流通路被順序配置，以便至少兩個供電接觸之間有一個檢測接觸。各霍爾效應區包括至少兩個供電接觸中的最多一個。根據本文所公開教導的其他實施方式提供了一種電子器件，包括第一霍爾效應區和第二霍爾效應區、至少四個旋轉電流接觸以及至少四個環接觸的接觸 (ring-contacting contact)。第一霍爾效應區和第二霍爾效應區彼此隔離。至少四個旋轉電流接觸中的至少一個接觸形成在第一霍爾效應區和第二霍爾效應區中的每一個的表面內或表面上，并被配置為在旋轉電流方案的不同操作階段(operating phase)期間用作供電接觸和檢測接觸。至少四個環接觸的接觸中的兩個形成在第一霍爾效應區的表面內或表面上，以及至少四個環接觸的接觸中的兩個形成在第二霍爾效應區的表面內或表面上。至少四個環接觸的接觸經由除第一半導體霍爾效應區和第二半導體霍爾效應區之外的兩個連接成對電連接，因此形成了至少兩對。每一對包括第一霍爾效應區的一個環接觸的接觸和第二霍爾效應區的一個環接觸的接觸，使得第一霍爾效應區和第二霍爾效應區以環狀方式電連接。至少四個環接觸的接觸和這兩個連接被配置為使得向第一霍爾效應區的供電接觸提供的以及在第二霍爾效應區的另一供電接觸處提取的總電流經由這兩個連接被分成兩個大致相等的流通部分。此外，本發明的實施方式提供了一種檢測方法，包括在第一霍爾效應區的表面內或表面上形成的第一供電接觸與另一霍爾效應區的表面內或表面上形成的第二供電接觸之間連接電源，第一霍爾效應區和另一霍爾效應區是η個霍爾效應區的一部分，其中，對于k=l至n-1，第(k+Ι)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸，且第一霍爾效應區的第一接觸連接至第η個霍爾效應區的第二接觸，使得由電源提供的電流經由兩個電流通路從第一供電接觸流至第二供電接觸。該方法還包括在η個霍爾效應區中的一個的表面內或表面上形成的第一檢測接觸處和在η個霍爾效應區中的另一個的表面內或表面上形成的第二檢測接觸處檢測傳感信號，其中，各霍爾效應區包括至少兩個檢測接觸中的至多一個。此外，該方法包括交換第一供電接觸和第一檢測接觸的臨時功能，以及交換第二供電接觸和第二檢測接觸的臨時功能，使得電源隨后連接在前述第一檢測接觸和前述第二檢測接觸之間，其中，電流經由η個霍爾效應區從前述第一檢測接觸流至前述第二檢測接觸。最終，該方法包括在前述第一供電接觸和前述第二供電接觸處檢測傳感信號；并基于在第一檢測接觸、第二檢測接觸、前述第一供電接觸和前述第二供電接觸處的傳感信號來確定輸出信號。


本文參照附圖來描述本發明的實施方式。圖I示出了通過根據本文所公開教導的實施方式的電子器件的示意性截面和該電子器件的相應平面圖；圖2示出了通過與圖I所示電子器件類似的電子器件的示意性截面；圖3示出了通過根據本文所公開教導的另一實施方式的電子器件的示意性截面；圖4示出了通過根據本文所公開教導的又一實施方式的電子器件的示意性截面；圖5示出了通過根據本文所公開教導的另一實施方式的電子器件的示意性截面；圖6示出了根據本文所公開教導的另一實施方式的電子器件在測量周期的第一 階段和第二階段期間的兩個示意性平面圖，該電子器件包括四個霍爾效應區；圖7示出了以截面圖示出圖6所示實施方式的四個霍爾效應區內的電位線和電流線的曲線圖；圖8示出了針對三個不同磁場值示出根據圖6所示實施方式的電子器件的四個霍爾效應區表面處的電位以及對應于圖7所示電位的截面圖的曲線圖；圖9示出了根據一種具有直線布置的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖10示出了根據一種具有四邊形布置的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖11示出了根據另一具有四邊形布置的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖12示出了根據一種具有四邊形布置的四個霍爾效應區以及具有對角環形結構的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖13示出了根據另一具有四邊形布置的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖14示出了根據一種具有四個霍爾效應區的實施方式的電子器件的示意性平面圖，四個霍爾效應區中的兩個連接成第一環形，并被布置為與連接成第二環形的其它兩個霍爾效應區成90度角；圖15示出了根據一種類似于圖14所示實施方式的具有四個霍爾效應區的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖16示出了根據一種實施方式的電子器件的示意性平面圖，其中，各環形結構包括彼此成90度角布置的兩個霍爾效應區；圖17示出了根據一種與圖16所示實施方式類似的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖18示出了根據一種包括四邊形布置的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖19示出了根據一種與圖18所示實施方式類似的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖20示出了根據一種結合了圖2和圖19所示實施方式的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖21示出了根據一種與圖19所示實施方式類似的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖22示出了根據一種包括排成一列的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖23示出了根據另一包括排成一列的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件的示意性平面圖；圖24示出了根據本文所公開教導的實施方式的電子器件在測量周期的第一階段和第二階段期間的兩個示意性平面圖，該電子器件包括四個霍爾效應區，各霍爾效應區具有單個旋轉電流接觸；圖25示出了根據本文所公開教導的實施方式的電子器件的截面圖以及在截面圖中示出四個霍爾效應區內的電位和電流密度的曲線圖； 圖26示出了表示兩個不同接觸處的電位對磁場強度的曲線圖；以及圖27示出了根據所公開教導的實施方式的檢測方法的示意性流程圖。在以下描述中，用相同或類似的附圖標記來表示具有相同或等價功能的相同或等價的一個或多個元件。
具體實施例方式在以下描述中，闡述了許多細節以提供對本文所公開教導的實施方式的更詳盡說明。然而，對于本領域技術人員而言，顯然可在沒有這些具體細節的情況下實踐本文所公開教導的實施方式。除非另外具體指出，否則下文所述不同實施方式的特征可彼此組合。對于大部分，術語“霍爾效應區”和“槽區”在本文中可交換使用。因此，霍爾效應區可以是嵌入襯底中的第一導電類型的槽區或井，或者相反導電類型的槽區。該結構可帶來槽區與襯底的電隔離，尤其是在所得pn節反向偏置時。然而，也可以一個槽區包括兩個以上霍爾效應區，尤其當霍爾效應區內可產生兩個以上相對不同的電流時(因此，有效提供了兩個霍爾效應區的某種隔離)。當電子器件包括兩個以上霍爾效應區時，這些霍爾效應區可彼此隔離。兩個霍爾效應區彼此電隔離可采取幾種形式。根據第一隔離形式，兩個以上霍爾效應區彼此分離，即，兩個相鄰霍爾效應區不會在一個以上位置處結合，而是由與霍爾效應區材料不同的材料隔開。作為一種可行選擇，槽區可利用通常內襯和/或填充有薄氧化物的溝槽在橫向上隔離。作為另一選擇，槽區可利用SOI (絕緣體上硅)結構向底部隔離。盡管槽區通常具有單導電類型，但以不均勻方式(即，空間可變)來配置摻雜濃度可能會很有利。以此方式，高濃度摻雜劑可出現在接觸區域中，比如通常采用深CMOS槽區接觸。作為替代，可推崇不同強度摻雜層的分層，比如采用例如掩埋層的情況。該分層某種程度上可能由于與形成在襯底內的其它電子結構有關的技術原因而產生。隨后，即使該分層實際上可能對電子器件、霍爾器件或機械應力傳感器不利，電子器件、霍爾器件或機械應力傳感器的設計也可能需要與這些情況一致。另一隔離形式可通過減小或基本阻止電流在槽區或井的一個以上子區中流通的措施來實現。例如，可為電流提供替代電流通路，該電流通路具有比原本通過槽區的基本平行的電流通路更低(可能低了幾個數量級)的歐姆電阻。具有更低歐姆電阻的電流通路可以是形成在槽區表面內或表面上的導體。在一種實施方式中，霍爾效應區可以是η摻雜半導體，因為這會提供比用P摻雜半導體高出三倍的遷移率，并因此提供了更高的霍爾因子。在一種實施方式中，霍爾效應區的功能部分中的摻雜濃度通常在IO15CnT3至IO17CnT3范圍內。用于霍爾效應區的另一可行材料是作為鎳鐵磁性合金的坡莫合金或類似于坡莫合金的材料。坡莫合金表現出低矯頑力、近零磁致伸縮、高磁導率和顯著的各向異性磁電阻。根據所施加磁場的強度和方向，通常可觀察到坡莫合金電阻的約5%范圍內的變化。可以與發生在半導體中的霍爾效應類似的方式使用該效應來檢測和/或測量磁場，且在文獻中被稱為反常霍爾效應。本文所公開的教導與旋轉電流原理的使用有關，其中，供電端和檢測端在連續時鐘階段/操作階段交換。垂直霍爾器件中的檢測端響應在其下通過的電流。磁場(平行于芯
片表面且垂直于電流線)可有效上拉或下拉接觸(其通常在芯片表面處)處的電位。術語“垂直霍爾效應”或“垂直霍爾器件”可被認為來源于垂直霍爾器件中的霍爾效應在垂直方向上起作用(根據定義，假設襯底表面是水平的情況)這一事實。槽區(或半導體霍爾效應區)端部處的接觸通常不會或只有可忽略不計地經歷在其下通過的電流線。因此，槽區端部處的接觸通常很少用作檢測接觸。除了霍爾器件有“水平霍爾器件”和“垂直霍爾器件”的分類之外，它們也可就電流在其經歷霍爾效應的區域中流動的方向來區分。在使用“垂直電流模式”的霍爾器件中，電流基本在相對于表面(假設其為水平)的垂直方向上流動。在使用“水平電流模式”的霍爾器件中，至少在霍爾效應對電流起作用且可被檢測的區域中，電流基本在水平方向(即，平行于(水平)襯底表面)上流動。根據本文所公開教導的電子器件通常(但不一定)使用基本上水平的電流模式。根據所公開的教導，提出器件的電等效(electricalequivalent)為電環(electrical ring)。以此方式,可避免供電接觸到霍爾效應區端部的距離在旋轉時鐘周期期間由于環形不具有外緣而以顯著方式改變。如摘要所述，電子器件包括η個霍爾效應區(其中，η>1)，其中，這η個霍爾效應區彼此隔離。該電子器件還包括在η個霍爾效應區表面內或表面上的至少八個接觸，其中，這些接觸包括各霍爾效應區的第一接觸和第二接觸。對于k=l至n-1，第(k+Ι)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸，且第一霍爾效應區的第一接觸連接至第η個霍爾效應區的第二接觸。這至少八個接觸包括至少兩個供電接觸和至少兩個檢測接觸。各霍爾效應區包括至少兩個供電接觸中的至多一個以及至少兩個檢測接觸中的至多一個。霍爾效應區以彼此隔離的方式形成(例如，在同一襯底中，它們之間具有絕緣結構或至少基本無電流的區域，或者在兩個不同襯底中)，但電連接至環，從而形成環形結構。電流在第一供電接觸處進入環形結構，并在第二供電接觸處離開環形結構。由于該環形結構，兩個電流通路對第一供電接觸與第二供電接觸之間的電流可用。兩個電流通路在第一供電接觸處開始，并在第二供電接觸處連接在一起。通常，將著眼于使兩個電流通路關于它們的電學性質(諸如電阻、電容、電感等)基本相等或對稱。若兩個電流通路基本相等或對稱，則電流將分成兩個基本相等的分電流。因此，術語“環”描述電流流動的拓撲結構。為了沿環往返，一個將首先遵循從第一供電接觸到第二供電接觸的第一電流通路。隨后，一個將遵循從第二供電接觸返回第一供電接觸的第二電流通路。注意，在往返的第二段上，行進方向與電流流動方向相反，這是根據基于所公開教導的環形結構的定義。尤其在電子器件是垂直霍爾效應器件的情況下，可使用旋轉電流方案。在執行旋轉電流方案的一個周期期間，在旋轉電流周期的第一操作階段期間形成第一環，以及在旋轉電流周期的第二操作階段期間形成第二環。兩個操作階段的兩個環對于電流進入和離開環的接觸尤其不同。在各操作階段，至少六個接觸通常在環內用于將η個(B卩，兩個以上)霍爾效應區彼此連接的兩個供電接觸和四個環接觸的接觸。對于形成在霍爾效應區表面內或表面上的任何檢測接觸，可以說盡管檢測接觸的主要目的不是通過電流，但它們還是影響了電流流過襯底。事實上，由于檢測接觸通常具有比周圍襯底更低的電阻，所以電流的一部分實際可以橫向方式流過檢測接觸。所提出的環形連接不同于如下文所說明的兩個以上霍爾效應區的并聯連接。在并聯連接中，一個霍爾效應區的兩個以上節點電連接至另一霍爾效應區的兩個以上相應節 點。以此方式，這些節點處的電位在兩個以上霍爾效應區之間平齊。并聯連接結構的兩個以上霍爾效應區不是共用主電流通路的一部分，即，在第一供電接觸處供給第一霍爾效應區的電流主要不流過第二霍爾效應區，而是通常在第二供電接觸處以基本相同的量級離開第一霍爾效應區。相比之下，在本文提出的環形連接中，總電流被分成在霍爾效應區中的一個(即，在其內或其表面上當前形成第一供電接觸的霍爾效應區)內的兩(基本相等的)部分。總電流的一部分流向至少一個其他霍爾效應區。隨后，總電流的一部分流過該至少一個其他霍爾效應區，并最終恰好在離開環形結構之前，在第二供電接觸處匯合在一起。以此方式，總電流的經由霍爾效應區的第一接觸或第二接觸離開霍爾效應區中的一個的一部分進入另一霍爾效應區，使得兩個霍爾效應區在接觸(經由其進行連接)處遇見總電流的相同部分，經由所述接觸作出連接。在一些配置中，諸如η+掩埋層(nBL)的導電區可與霍爾效應區的與第一表面相對的第二表面相鄰而存在。根據本文所公開的教導，形成在霍爾效應區的第一表面內或第一表面上的接觸與導電區電隔離。具體地，在至少八個接觸中的一個與導電區(例如，nBL)之間不存在諸如一個以上η+沉片(sinker)的低歐姆連接。相反，這些接觸和導電區通過相對高歐姆的霍爾效應區的至少一部分來分開。換言之，至少八個接觸中的一個與導電區之間的電連接經過相應的霍爾效應區或相應霍爾效應區的一部分(通常在垂直方向上)。圖I示出了通過根據本文所公開教導的實施方式的電子器件10的示意性截面，并在示意性截面以下示出了同一電子器件的示意性平面圖。電子器件10包括第一霍爾效應區11和第二霍爾效應區12。霍爾效應區11和12可通過局部摻雜半導體襯底來形成在半導體襯底中，以獲得例如η型半導體材料(η型半導體具有比空穴更多的電子)。供電接觸21和檢測接觸23形成在第一霍爾效應區11的表面上。同樣，供電接觸22和檢測接觸24形成在第二霍爾效應區12的表面上。供電接觸21、22和檢測接觸23、24是旋轉電流接觸，該旋轉電流接觸被配置為在旋轉電流周期的第一操作階段期間用作供電接觸，以及在旋轉電流周期的第二操作階段期間用作檢測接觸，或相反。圖I描繪了對應于旋轉電流周期的第一時鐘階段的配置中的電子器件。電流在旋轉電流接觸21 (第一供電接觸)處進入第一霍爾效應區11，并在所示配置中連接至地電位的旋轉電流接觸22 (第二供電接觸)處離開第二霍爾效應區12。兩個旋轉電流接觸23和24被配置為在第一時鐘階段期間用作檢測接觸。在第二時鐘階段，兩個旋轉電流接觸23和24被配置為用作供電接觸，且之前的供電接觸21和22被配置為用作檢測接觸。因此，接觸21和23之間以及接觸22和24之間具有高度對稱性可能會很有利。圖I所示電子器件10還包括四個環接觸的接觸31、32、33和34。在本公開其它部分或文本段落中，環接觸的接觸也被稱為相應霍爾效應區的“第一接觸”和“第二接觸”。環接觸的接觸31和34利用導電連接41電連接。環接觸的接觸32和33利用另一導電連接42彼此電連接。以此方式，兩個霍爾效應區11和12以環狀方式連接。環接觸的接觸不同于旋轉電流接觸。圖I中，環接觸的接觸31至34被置于比旋轉電流接觸21至24更接近霍爾效應區11、12中的一個的端部。這使得在第一時鐘階段期間旋轉電流接觸21處輸入的電流沿環的第一電流通路和沿環的第二電流通路流動，直到它在旋轉電流接觸22處離開環。可做出的另一觀察是，電流在它進入和離開電環結構的相同接觸處進入和離開兩個霍爾效應區11、12。換言之，在兩個供電接觸21和22之間流過電子器件的電流沿環結構傳導。通常，兩個供電接觸21和22之間有兩個導電通路(電流通路)，并且電流將呈現對應于兩個導電通路的電阻的電流分布。第一導電通路從供電接觸21向右，經由環接觸的接觸32和33 以及連接42導向(且可能部分通過)檢測接觸24下方的第二半導體區12，并最終傳導至供電接觸22。第二導電通路從供電接觸21向左至(且可能部分通過)檢測接觸23下方，且經由環接觸的接觸31和34以及連接41導向第二霍爾效應區12，并最終傳導至供電接觸22。第一導電通路和第二導電通路各自包括通過霍爾效應區11、12的部分。在圖I所示實施方式中，在第一霍爾效應區和第二霍爾效應區內的部分的總長度約等于第一導電通路和第二導電通路。連接41和42與霍爾效應區11、12相比可以是相對很低的歐姆電阻。所有這些引起了在第一導電通路與第二導電通路間基本均衡的電流分布。此外，環接觸的接觸31至34可以相對很大，以使得與環的連接歐姆電阻很低，并減小了跨過環接觸的接觸31至34的電壓降。兩個環接觸的接觸中的至少一個可具有在該至少一個環接觸的接觸與霍爾效應區之間的用于低歐姆連接的大有效表面。電流經由連接41和42在相同方向上流動，即從第一霍爾效應區11流向第二霍爾效應區12。電流進入霍爾效應區11、12的供電接觸21配置在第一霍爾效應區11處，而電流離開霍爾效應區11、12的電流供電接觸配置在第二霍爾效應區12處。電流流過半導體霍爾效應器件區11、12的方向、電流進入和離開電子器件的方向基本上是一種設計選擇，且可以修改。此外，例如在旋轉電流方案的可選第三操作階段和可選第四操作階段期間，電流方向可相反。成環連接的的一個效果是，電流以相反方向在檢測接觸23、24下方通過，使得由于霍爾效應，在檢測接觸中的一個處的電位由于磁場存在而升高，而在另一檢測接觸處的電位降低。然而，兩個檢測接觸處于不同的共模電位。這意味著(即使)在無磁場存在的情況下，檢測接觸23和24處的電位一般也不相等檢測接觸23處的電位更接近電源正極的電位(其連接至供電接觸21)，而檢測接觸24處的電位更接近地電位(其連接至供電接觸 22)。第一霍爾效應區和第二霍爾效應區可關于對稱軸或對稱面對稱。第一霍爾效應區的兩個環接觸的接觸和第二霍爾效應區的兩個環接觸的接觸也可關于對稱軸或對稱面對稱。圖I中，例如，電子器件的第一對稱軸或對稱面可位于第一霍爾效應區11與第二霍爾效應區12之間，以及僅對霍爾效應區11的第二對稱軸或對稱面可位于接觸21和23之間。有關電子器件10的對稱性，應當注意，可能通常不一定在供電接觸與檢測接觸之間區分，因為這些通常僅是相應的旋轉電流接觸的暫時功能。相反，為評估電子器件的對稱性，可能通常在旋轉電流接觸與環接觸的接觸之間進行區分。從圖I和后續一些圖中可以看出，第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11、12可沿直線布置。該直線可沿第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11、12的縱軸延伸，使得縱軸基本一致。第一半導體霍爾效應器件和第二半導體霍爾效應器件在該情況下縱向偏移。因此，針對該電子器件結構，第一霍爾效應區11的第一端和第二霍爾效應區12的第二端是外端，以及第一霍爾效應區11的第二端和第二霍爾效應區12的第一端是內端。圖I所示電子器件10包括兩個霍爾效應區，即n=2。至少兩個供電接觸21、22中的供電接觸21形成在第一霍爾效應區11的表面內或表面上，以及至少兩個供電接觸21、22中的另一供電接觸22形成在第二霍爾效應區12的表面內或表面上。此外，至少兩個檢測接觸23、24中的檢測接觸23形成在第一霍爾效應區11的表面內或表面上，以及至少兩個檢測接觸23、24中的另一檢測接觸24形成在第二霍爾效應區12的表面內或表面上。
在圖I所示電子器件10中，第一霍爾效應區11包括第一端和第二端。類似地，第二霍爾效應區12包括第一端和第二端。第一接觸31、33和第二接觸32、34比供電接觸21、22和檢測接觸23、24 (在第一操作階段期間)中的任一個更接近第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11、12中相應的一個的第一端和第二端中的一個。描述圖I所示電子器件10的另一方式如下電子器件包括兩個霍爾效應區11、
12。在第一霍爾效應區11內，或在其表面上，形成至少一個內側接觸(或者內部接觸或內接觸)。在圖I所示實施方式中，兩個內側接觸21、23形成在第一霍爾效應區11的表面上。第二霍爾效應區12也包括至少一個內側接觸，且具體地，形成在第二霍爾效應區12的表面處的兩個內側接觸22、24。內側接觸21至24被配置為用作供電接觸，以及以交替方式用作檢測接觸。內側接觸21至24屬于至少四個旋轉電流接觸，其中至少一個接觸形成在第一霍爾效應區和第二霍爾效應區的表面內或表面上。內側接觸21至24被配置為在旋轉電流方案的不同操作階段期間用作供電接觸和檢測接觸。此外，第一霍爾效應區11包括兩個邊緣接觸31、32。第二霍爾效應區12包括兩個其它邊緣接觸33、34。邊緣接觸31至34屬于至少四個環接觸的接觸(也被指定為霍爾效應區的第一接觸和第二接觸)，其中兩個形成在第一霍爾效應區的表面內或表面上，以及其中兩個形成在第二霍爾效應區的表面內或表面上。連接41和42以成對方式連接屬于不同霍爾效應區的兩個邊緣接觸，即，連接41連接邊緣接觸31和34，而連接42連接邊緣接觸32和33。因此，各對包括第一霍爾效應區的一個環接觸的接觸和第二霍爾效應區的一個環接觸的接觸，使得第一霍爾效應區和第二霍爾效應區以環狀方式電連接。至少四個環接觸的接觸以及兩個連接被配置為使得供給第一霍爾效應區的供電接觸以及在第二霍爾效應區的另一供電接觸處提取(或者相反)的總電流被分為經由兩個連接流通的兩個基本相等的部分(就大小而言)。術語“邊緣接觸”和“內側接觸”是指布置在霍爾效應區11和12的表面內或表面上的接觸的相對位置“內側接觸”通常具有至少兩個鄰居，例如，(i )兩個其它內側接觸，或(ii )兩個邊緣接觸，或者(iii ) 一個其它內側接觸和一個邊緣接觸。邊緣接觸通常位于比任何其它接觸更接近附近的霍爾效應區的特定端部，且通常只具有一個相鄰的內側接觸。圖2示出了通過根據本文所公開教導的實施方式的電子器件2的示意性截面。以與圖I類似的方式可從圖2的示意性截面很容易得出相應的平面圖。兩個霍爾效應區11和12布置在單個長槽區內，該槽區具有大的外接觸31、34和中心處的一個大接觸32。盡管在單個槽區內，但兩個霍爾效應區可被視為彼此隔離，尤其是在考慮電流流過槽區的方式時。大接觸32可具有比槽區更低的電阻，使得絕大多數電流有效地流過接觸32，尤其是在接觸32相對很長以及無n+掩埋層(nBL)存在時。在該定義下，兩個霍爾效應區11、12隔離，盡管它們在物理上合并為一個大槽區。換言之，以接觸32的形式(相當于圖I的接觸32、33和連接42)為電流提供了低歐姆通路，使電流基本避開接觸32下方的槽區(因此產生基本無電流的區域)，從而實現左右槽區部分的有效隔離。通常，接觸32在X方向上越長，左槽區與右槽區之間的電隔離(根據上述給出的定義)越好。旋轉電流接觸21至24以對應于旋轉電流周期的第一時鐘階段的方式連接。與圖I所示實施方式相比，圖2所示電子器件2具有略微減少的對稱性，但卻占用更小空間。略微減少了對稱性的原因在于，沿環結構的兩個導電通路中的一個包括以連接41的形式的外部連接，而另一導電通路通過將圖I所示的兩個環接觸的接觸32、33合并為圖2的單個環接觸的接觸32來閉合。環接觸的接觸31、32和34的長度應大于井(即，霍爾效應區11)的深度。中心環接觸的接觸32通常具有比霍爾效應區11內的材料更高的導電率，使得從供電接觸21流向供電接觸22的電流大部分在環接 觸的接觸32內流通，而不是在它下方流通。第一霍爾效應區11和第二霍爾效應區12基本上分別在它們的第一端和第二端中的一個處合并。在該情況下，第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11和12在它們的圖I中彼此面對的端部處合并。形成在第一霍爾效應區11的表面內或表面上的第一環接觸的接觸32以及形成在第二半導體霍爾效應區12的表面內或表面上的相應的第一環接觸的接觸33也結合在一起。可替代地，圖2所示的大接觸32可被分為與圖I所示接觸類似的兩個較小接觸32、33。隨后，這兩個較小接觸可利用導線(即，連接42)連接。這意味著，圖I的配置僅通過彼此靠近霍爾效應區11和12直至它們合并而做了略微修改。然而，接觸32和33從霍爾效應區11、12的端部略微縮回，使得接觸32、33不合并。最終的電子器件將具有比圖2所示電子器件更好的對稱性，因為來自霍爾效應區的電流必須流經連接41和42。接觸32和33之間的間距越大，左右槽區部分之間的隔離越好。圖3示出了通過根據本文所公開教導的另一實施方式的電子器件10的示意性截面。以與圖I類似的方式可從圖3的示意性截面很容易得出相應的平面圖。與圖I所示實施方式相比，環接觸的接觸31至34 (在其他地方也被稱為第一接觸和第二接觸)不與槽區
11、12的端部齊平。兩個環接觸的接觸(例如，環接觸的接觸31和32或者33和34)或第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11、12中的至少一個的所有四個接觸31至34被置于離開霍爾效應區的第一端和第二端的一定距離處，其中，它們形成在該霍爾效應區的表面內或表面上。在圖2所示電子器件2中，外接觸31和34也不與槽區11的端部齊平，但它們可以齊平。通過移動環接觸的接觸31至34略微離開霍爾效應區11、12的端部，可預期降低作用于霍爾效應區11、12內的電流分布的邊界效應。由于制造誤差，邊界效應可能在第一端和第二端處不同，因此成為潛在的不對稱來源。尤其當利用局部摻雜半導體襯底來形成霍爾效應區11、12時，霍爾效應區11、12的端部可能受制造容差的影響，該制造容差可能會影響電流分布。由于半導體中的非線性電壓-電流關系，這些不對稱性可能導致旋轉電流原理的殘余偏差。采用殘余偏差，我們的意思是，在旋轉電流序列的各操作階段測量的輸出電壓的組合并不是完全無零點誤差的。因此，應盡可能地減小電子器件中的不對稱性。圖4示出了通過根據本文所公開教導的另一實施方式的電子器件10的示意性截面。以與圖I類似的方式可從圖4的示意性截面很容易得出相應的平面圖。每個霍爾效應區11、12的兩個環接觸的接觸(或邊緣接觸)31、32、33、34中的至少一個包括由間隙隔開的兩個以上接觸部分。在根據圖4的實施方式中，圖I至圖3所示的大接觸31至34已采用部分浮接或通過導線短接的幾個較小接觸來取代。這幾個較小接觸通常由空隙或間隙來隔開，該空隙或間隙可根據現代CMOS/BiCMOS工藝或類似技術中的現有技術狀態，用氧化物來填充。因此，之前的圖I至圖3所示的大接觸已被分成部分浮接或者用導線短接的幾個較小接觸。圖4的電子器件10包括在第一霍爾效應區11的第一端附近的兩個短路環接觸的接觸31、在第一霍爾效應區11的第二端附近的兩個短路環接觸的接觸32、在第二霍爾效應區12的第一端附近的兩個短路環接觸的接觸33、以及在第二霍爾效應區12的第二端附近的兩個短路環接觸的接觸34。此外，電子器件10包括多個浮接接觸51、52、53和54，這些浮接接觸可被視為環接觸的接觸(或邊緣接觸)31至34的一部分。浮接接觸51至54位于兩個霍爾效應區11、12中的一個的表面處，環接觸的接觸31至34中的一個與兩個霍爾效應區11、12中的所述一個的最接近所討論環接觸的接觸的端部之間。浮接接觸可以使 霍爾效應區內的電流分布更均勻地分布或一致，并因此更加對稱。其他浮接接觸也可被置于邊緣接觸與內側接觸之間或者內側接觸之間。它們可被用于將電流拉至更接近表面，這可在半導體工藝具有一些高導電掩埋層時尤其有利。電子器件10可包括形成在第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11、12中的至少一個的表面內或表面上的至少一個浮接接觸。電子器件10可包括n+摻雜掩埋層(nBL)，它在大多數圖中未示出。然而，一般地，除非另外明確指出，否則根據本文所公開教導的任何電子器件均可包括η.摻雜掩埋層。圖5示出了通過根據本文所公開教導的另一實施方式的電子器件的示意性截面。以與圖I類似的方式可從圖5的示意性截面很容易得出相應的平面圖。電子器件10包括在第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11、12下方的掩埋層71、72。引入浮接接觸61、62、63、64,65和66來防止過量電流向下流進掩埋層71、72。在第一霍爾效應區11處且從左側起，浮接接觸63被布置在環接觸的接觸31與旋轉電流接觸23之間。浮接接觸61被布置在旋轉電流接觸23 (檢測接觸)與旋轉電流接觸21 (供電接觸)之間。浮接接觸65被布置在旋轉電流接觸(供電接觸)21與環接觸的接觸32之間。在第二半導體霍爾效應區12處且從左側起，浮接接觸66被布置在環接觸的接觸33與旋轉電流接觸(檢測接觸)24之間。浮接接觸64被布置在旋轉電流接觸24 (檢測接觸)與旋轉電流接觸22 (供電接觸)之間。浮接接觸62被布置在旋轉電流接觸(供電接觸)22與環接觸的接觸34之間。在第一操作階段期間，兩個電流供電接觸21和22位于兩個不同霍爾效應區中。在第二操作階段期間，對于兩個供電接觸23和24也是同樣。當霍爾效應區包括掩埋層或鄰近掩埋層時，這種配置的優勢會變得顯而易見各霍爾效應區可具有其自身的掩埋層，從而在兩個供電接觸21和22或者23和24之間不會經由共用掩埋層而產生直接短路。相反，若兩個供電接觸21和22或者23和24將被布置在同一霍爾效應區處，或者若兩個霍爾效應區共享共用掩埋層，則可能經由掩埋層發生兩個供電接觸之間的短路該掩埋層隨后通常將處于約等于供電電壓的一半(被稱為電源的負電源電位)的電位。采用所提出的在不同霍爾效應區表面內或表面上具有供電接觸(且無共用連續掩埋層)的結構，至少大大減少了短路，因為連接至正電源電位的霍爾效應區掩埋層被拉至約供電電壓的2/3，以及連接至負電源電位的另一霍爾效應區的另一掩埋層被拉至約供電電壓的1/3 (二者均被稱為電源的負電源電位)。因此，通過將掩埋層分成兩個不連接的掩埋層來減小掩埋層的短路效應。通常，人們試圖避免經由掩埋層的短路，因為這一短路會消耗大量電流，卻對霍爾效應貢獻不大。圖6示出了根據本文所公開教導的另一實施方式的電子器件100在測量周期的第一階段(上圖)和第二階段(下圖)期間的兩個示意性頂視圖或平面圖，該電子器件100包括四個霍爾效應區11、12、13、14。以與圖I類似的方式可從圖6的示意性平面圖很容易得出相應的截面圖。該實施方式除其他之外滿足以下兩個要求( I)允許電流在檢測接觸下方通過。因此，磁場(平行于芯片表面且垂直于電流線)可有效上拉或下拉檢測接觸(其在芯片表面處)處的電位。·
(2)器件的電等效為電環。因此，能避免或至少減少最外供電接觸到器件的端部的距離在旋轉電流時鐘周期期間改變。從圖6可以看出，電子器件100還包括第三霍爾效應區13和第四霍爾效應區14，它們以類似于第一霍爾效應區11和第二霍爾效應區12的環狀方式電連接。實際上，第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11、12及其相關接觸和連接形成相當于圖I所示以及結合其所述的電子器件的第一基本電子器件10-1。類似地，第三霍爾效應區和第四霍爾效應區
13、14及其相關接觸和連接形成類似于圖I所示電子器件的第二基本電子器件10-2。第一基本電子器件和第二基本電子器件10-1、10-2之間的差別在于，在第二基本電子器件10-2(圖6的右半部所示)中，當與圖6的左半部所示的第一基本電子器件10-1相比較時，交換了供電接觸25、26和檢測接觸27、28。第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11和12、相關旋轉電流接觸21至24、以及相關環接觸的接觸31至34形成第一環結構。第三霍爾效應區和第四霍爾效應區13和14、相關旋轉電流接觸25至28、以及相關環接觸的接觸35至38形成第二環結構。基于第一環結構或基本電子器件10-1內(例如，在第一操作階段期間檢測接觸23處)的第一電位以及第二環結構或基本電子器件10-2內(例如，在第一操作階段期間檢測接觸27處)的第二電位來確定電子器件100的輸出信號。圖6所示配置可被視為縱向配置。圖6所示電子器件100具有四個槽區或霍爾效應區11、12、13和14。槽區11至14彼此隔離。各槽區具有四個接觸兩個外接觸31和32、33和34、35和36、37和38以及兩個內接觸23和21、24和22、27和25、28和26。槽區經由它們的外接觸(環接觸的接觸)31至38分別用導線41、42和43、44以電環形狀成對連接。兩個環彼此隔離。上圖示出了在旋轉電流周期的第一時鐘階段期間電子器件100如何連接至電源。在左環或第一基本電子器件10-1 (包括槽區11和12)中，供電端21和22是內接觸中的右側內接觸，以及檢測端23和24是內接觸中的左側內接觸。在右環或第二基本電子器件10-2中，供電端25和26是內接觸中的左側內接觸，以及檢測端27和28是內接觸中的右側內接觸。因此，供電端和檢測端21至28是內接觸，而槽區11至14經由外接觸31至38連接成環，從而，若內接觸21至28中的某一個當前被用作檢測接觸，則電流可在其下方通過。
兩個環或基本電子器件10-1、10-2可與以虛線示出的短路81和82結合在一起在兩個基本電子器件10-1、10-2中，連接靠近地端22和26的外接觸31、34和36、37。類似地，在兩個基本電子器件10-1、10-2中，連接靠近供電端21和25的外接觸32、33和35、38。因此，電子器件100還可包括至少一個電交叉連接，其在第一基本電子器件10-1的環接觸的接觸中的一個與第二基本電子器件10-2的環接觸的接觸中的等價環接觸的接觸之間。注意，只要器件一致(無不匹配)，則不會有電流流過線81、82。因此，該設置仍可被視為包括兩個單獨的環結構。供電端21、22、25和26可連接至電壓源(voltage supply)或電流源(currentsupply),在后者情況下,兩個端可連接在一起或者不連接。圖6的下圖示出了在旋轉電流周期的第二時鐘階段期間電子器件100可如何連接。旋轉電流接觸23、24、27和28現用作供電接觸，而旋轉電流接觸21、22、25和26作為檢測接觸。根據圖6所示實施方式，輸出電壓或信號不是在同一基本電子器件10-1、10-2的·兩個槽區之間分接，而是在屬于不同的基本電子器件10-1、10-2的槽區之間分接。具體地，差分輸出電壓/信號通常在不同的共模電位處分接。第二環結構的兩個其他槽區13、14滿足產生差分輸出電壓的功能。圖7示出了以截面圖示出圖6所示實施方式的具有如階段I的連接且無短路81和82的四個霍爾效應區11至14內的電位和電流線的曲線圖。圖7所示曲線圖基于在磁場強度OT處對該結構的電位和電流密度的仿真結果。已為仿真而選擇的其它參數為槽區為6. 5 μ m深、9. 7 μ m寬(垂直于繪圖平面)和9 μ m長。各接觸為I μ m長和9. 7 μ m寬。各槽區底部是高導電性的(例如，n+摻雜掩埋層nBL)。注意，在槽區底部隔離的情況下，根據本文所公開教導的電子器件(例如，垂直霍爾器件)也能工作。在旋轉電流周期的第一時鐘階段期間，IV電壓被施加在第一環結構的供電接觸21和22之間以及第二環結構的供電接觸25和26之間，圖7示出了在此期間對霍爾效應區表面處的電位和電流密度的仿真。在環接觸的接觸31至38處，可觀察到包括在約O. 4V與O. 6V之間的中間電壓。電流線表示為應用旋轉電流方案，電流分布基本對稱。圖8示出了針對三個不同磁場值示出根據圖7所示實施方式的電子器件的四個霍爾效應區11至14的表面處的電位的曲線圖。注意，在位置χ=+/-1. 7Χ10_5πι(+/-17μπι)的接觸23和28處的電位隨正磁場而增加，而在位置χ=+/_0. 7Χ 10_5m(+/-7 μ m)的接觸24和27處的電位隨正磁場而降低。兩個差分電壓可被分接約O. 75V的共模電位處的差分電壓和約O. 25V的共模電位處的另一差分電壓。磁靈敏度約為27. 5mV/V/T。各環結構在寬度
9.7μπι處具有約4. 22kQ的電阻。若我們引入短路81、82 (相當于上述圖6的厚虛線)，則電位與圖8所示電位極其相似，但磁靈敏度略微降低至25. 5mV/V/T，而器件中更高度的對稱性減小了殘余偏差(等于在旋轉電流序列之后由于器件的非線性和電路缺陷而向左的偏差)。以下圖9至圖23所示的實施方式示出了有關霍爾效應區11至14的布局的各種配置，對于二階效應(諸如布線/配線(wiring/cabling)量、所需空間、熱電效應、自場(selffield)、匹配等)，各種配置不相同。圖9示出了根據一種具有直線布置(B卩，縱向配置)的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件100的示意性平面圖。以與圖I類似的方式可從圖9的示意性平面圖很容易得出相應的截面。圖9示出了在旋轉電流周期的第一時鐘階段期間的配置。該配置可以簡明形式描述如下各環的兩個槽區在單軸上直線布置，且兩個環在同一軸上直線布置。包括霍爾效應區11和12的第一基本電子器件或環結構10-1與圖6所示電子器件的第一環結構基本相同。包括霍爾效應區13和14的第二基本電子器件或環結構10-2與圖6的電子器件100的第二環結構的不同之處在于供電接觸25、26和檢測接觸27、28已交換了它們的位置，即圖9中，供電接觸25、26是霍爾效應區13和14的內接觸的右側接觸。可測量兩個差分傳感信號，具體地，兩個差分電壓。第一差分電壓在i)形成在第一基本電子器件10-1的第一霍爾效應區11的表面處的檢測接觸23與ii)形成在第二基本電子器件10-2的第一霍爾效應區13的表面處的檢測接觸27之間測量。因此，以基本電子器件旋轉方式測量差分電壓。第二差分電壓在iii)形成在第一基本電子器件10-1的第二霍爾效應區12的表面處的檢測接觸24與iv)形成在第二基本電子器件10-2的第二霍爾效應區14的表面處的檢測接觸28之間測量。注意，圖9所示配置不會明顯響應y方向(即，繪圖平面內垂直于電子器件10縱軸 的方向)上的磁場。原因在于，y方向上的均勻磁場使電位在用于確定各差分霍爾信號的檢測接觸(例如，檢測接觸23和27或檢測接觸24和28)處以相同方式升高或降低。然而，圖9所示結構能夠檢測形成該結構的半導體晶體內的機械應力。事實上，通過僅在一個環處反轉電源的極性，電子器件可被配置為測量磁場或者機械應力。如本文所公開的電子器件
10、100因此還包括機械應力傳感器。假如滿足上述有關電源極性的條件，則結合用于檢測磁場的電子器件所聲明和/或描述的特征通常也適用于機械應力傳感器。四個槽區11至14可如上布置成單條直線，但它們也可布置成2X2的矩陣，如圖10至圖12所示。圖10至圖12中的圖示出了各種電子器件100在操作階段I期間它們的配置的平面圖；在階段2中，人們必須簡單將供電端與檢測端交換。圖10至圖12所示的所有配置對于霍爾信號基本相同，但它們對于熱電和壓電干擾卻不同。圖10至圖12所示的這些配置通過僅平移槽區而產生，未執行旋轉或鏡像對稱放置。圖10示出了根據一種具有四邊形布置的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件100的示意性平面圖。以與圖I類似的方式可從圖10的示意性平面圖很容易得出相應的截面。圖10所示配置可被視為橫向配置。第一基本電子器件或環結構10-1包括布置在直線上的兩個槽區11、12。第二基本電子器件或環結構10-2包括布置在與第一環結構的直線平行的另一直線上的兩個其他槽區13、14。槽區11和13在垂直于上述直線和另一直線的方向上彼此基本對齊。類似地，槽區12和14在垂直于該直線和另一直線的方向上彼此基本對齊。第一差分電壓在所對齊的槽區11和13 (具體地，第一基本電子器件10-1的檢測接觸23與第二基本電子器件10-2的檢測接觸27)之間分接。第二差分電壓在所對齊的槽區12和14之間(具體地，在第一基本電子器件10-1的檢測接觸24與第二基本電子器件10-2的檢測接觸28之間)分接。在一種實施方式中，以基本電子器件旋轉方式測量差分電壓。圖11示出了根據另一具有四邊形布置的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件100的示意性平面圖。以與圖I類似的方式可從圖11的示意性平面圖很容易得出相應的截面。圖11所示配置可被視為橫向配置。圖11所示實施方式類似于圖10所示實施方式，除了以下差異在第二基本電子器件10-2中，供電接觸的極性被反轉，且差分電壓在第一基本電子器件10-1的第一槽區11與第二基本電子器件10-2的第二槽區14之間對角分接，以及在第一基本電子器件10-1的第二槽區12與第二基本電子器件10-2的第一槽區13之間對角分接。以基本電子器件旋轉方式測量差分電壓。圖12示出了根據一種具有四邊形布置的四個霍爾效應區11至14以及具有對角環結構的實施方式的電子器件100的示意性平面圖。以與圖I類似的方式可從圖12的示意性平面圖很容易得出相應的截面。圖12所示配置可被視為對角偏移配置。第一基本電子器件10-1形成對角環結構，并包括左上槽區11和右下槽區12。第二基本電子器件10-2形成另一環結構，并包括右上槽區13和左下槽區14。以基本電子器件旋轉方式測量差分電壓。第二霍爾效應區12相對于第一霍爾效應區11縱向和橫向偏移。對于第二基本電子器件10-2，霍爾效應區14相對于霍爾效應區13縱向和橫向偏移。可選擇地，圖10至圖12所示實施方式可包括短接電路(或者“短路”或橋接電路)81 和 82。根據僅具有單個環結構的基本電子器件10，該單個環結構的第一霍爾效應區和第 二霍爾效應區11、12可并排放置，或者橫向偏移。因此，第一霍爾效應區的第一端和第二霍爾效應區的第二端可以相鄰，且反之亦然。通常，第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11、12被拉長，且具有縱軸。在第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11、12的并排配置中，第二霍爾效應區12相對于第一霍爾效應區11基本在垂直于第一霍爾效應區11的縱軸且平行于第一霍爾效應區11的表面的方向上平移。圖13示出了根據另一響應形成霍爾效應區的半導體晶體內的機械應力的實施方式的電子器件100的示意性平面圖。以與圖I類似的方式可從圖13的示意性平面圖很容易得出相應的截面。電子器件或機械應力傳感器包括兩個基本電子器件10-1、10-2，這兩個基本電子器件共具有四邊形布置的四個霍爾效應區11至14。該實施方式具有與圖10所示實施方式相同的一些特征。從圖10得出，兩個環結構在圖13的實施方式中基本相同。兩個差分電壓分接在第一環結構與第二環結構之間環結構內基本相同的位置處的檢測接觸之間各槽區11至14的內接觸的左側內接觸。注意，由于霍爾效應，磁場可能影響檢測接觸23、24處的電位。然而，這些檢測接觸23、24處的電位基本以相同方式受影響，使得當基于檢測接觸23、24處的兩個電位來確定差分信號時，電位的霍爾效應相關的分量彼此基本抵消。磁場不會或者僅可忽略地影響所述差分信號。相反，該差分信號主要是半導體晶體內的機械應力的函數。以此方式，可降低機械應力傳感器的輸出信號中霍爾效應和磁場的影響。為此，響應垂直霍爾效應的霍爾效應區11至14具有基本抵消磁場對機械應力傳感器的輸出信號的影響的效果。也可以將四個槽區11至14布置成單列，且還有幾種順序(從上至下)的組合，下文(圖22和圖23)將更詳細說明。圖14示出了根據一種具有四個霍爾效應區11至14的實施方式的電子器件100的示意性平面圖。以與圖I類似的方式可從圖14的示意性平面圖很容易得出相應的截面。圖14所示配置可被視為成角配置,且響應機械應力。兩個霍爾效應區11和12布置在同一直線上，且屬于形成環結構的第一基本電子器件10-1。兩個霍爾效應區13和14布置在另一非平行直線上，且屬于形成環結構的第二基本電子器件10-2。具體地，第二基本電子器件10-2的霍爾效應區13、14相對于第一基本電子器件10-1的霍爾效應區11、12以90度角(其它角度也可以)放置。以基本電子器件旋轉方式測量兩個差分電壓。通常，輸出信號是平行于芯片表面的兩個磁場分量的線性組合。這些線性組合的系數取決于沿著其放置兩個環的直線之 間的角度。圖15示出了根據一種類似于圖14所示實施方式(S卩，成角配置)的具有四個霍爾效應區11至14的實施方式的電子器件100的示意性平面圖(頂視圖)。然而，圖15中第二基本電子器件10-2的旋轉電流接觸在第一時鐘階段期間具有與圖14不同的功能。具體地，第二基本電子器件10-2中的供電接觸在旋轉電流方案的第一操作階段期間是各霍爾效應區13、14中從上起第二接觸。在第一基本電子器件10-1的第一槽區11的檢測接觸與第二基本電子器件10-2的第一槽區13的檢測接觸之間測量第一差分電壓U1。在第一基本電子器件10-1的第二槽區12的檢測接觸與第二基本電子器件10-2的第二槽區14的檢測接觸之間測量第二差分電壓U2。第一差分電壓Ul與-Bx+By成比例，即，x方向和y方向上的磁場分量的第一線性組合。第二差分電壓U2與Bx - By成比例，即，X方向和y方向上的磁場分量的第二線性組合。注意，U2基本等于負的U1，S卩，U2=U1 (當忽略誤差時)。以與圖I類似的方式可從圖15的示意性平面圖很容易得出相應的截面。圖16示出了根據一種實施方式的電子器件100的示意性頂視圖，其中，各基本電子器件10-1、10-2包括彼此成90度角(其它角度也可以)放置的兩個霍爾效應區。因此，該實施方式使用在布局中各環或基本電子器件10-1、10-2的兩個槽區相對于彼此旋轉了例如90度的配置。可測量兩個差分電壓Ul和U2。在圖16所示情況下，在屬于第一基本電子器件10-1的槽區11與屬于第二電子器件10-2的槽區13之間測量第一差分電壓Ul。在屬于第一基本電子器件10-1的槽區12與屬于第二基本電子器件10-2的槽區14之間測量第二差分電壓U2。第一差分電壓Ul與項_2By成比例。第二差分電壓與項2Bx成比例。以與圖I類似的方式可從圖16的示意性平面圖很容易得出相應的截面。第二環也可相對于第一環整體旋轉某個角度則U2與2Bx不成比例，而是取決于第二環(基本電子器件10-2)相對于第一環(基本電子器件10-1)的精確角度位置的磁場分量Bx和By的某個線性組合。具有幾個在不同角度位置處的這樣的配置，系統可通過由這些系統提供的信號的適當線性組合來重構Bx和By。對于所有這些配置，可以純平移地移動各槽區的位置，以將它們布置成列或直線或者甚至插指配置。這可以改善由于熱電電壓導致的匹配和誤差。注意，輸出信號可以在電壓域(如圖15和圖16所給出，諸如Ul、U2···)，然而，人們也可短接檢測引腳來測量短路電流11、12、…，根據Ul=Ril*Il、U2=Ri2*I2、...(其中，Ril、Ri2等表示各電學配置中器件的內部電阻)，這些短路電流攜帶了與電壓相同的信息。若器件的電壓-電流特性(零磁場處)為線性，則Ul和Il彼此對應，并在整個旋轉電流周期內給出相同的殘余偏差。然而，若器件的電流-電壓特性為非線性，則電流域中信號的殘余偏差通常應比電壓域中更精確，因為非線性電流-電壓特性降低了非線性效應。圖17示出了根據一種與圖16所示實施方式類似的實施方式的電子器件100的示意性平面圖。圖16和圖17所示實施方式之間的差異在于，槽區11至14的第一接觸和第二接觸大于供電/檢測接觸21至28。在根據圖16和圖17的兩個實施方式中，屬于相同基本電子器件10-1、10-2的槽區在形成例如90度角的不同軸線上布置。以與圖I類似的方式可從圖17的示意性平面圖很容易得出相應的截面。
圖18示出了根據一種包括四邊形布置的四個霍爾效應區11至14的實施方式的電子器件100的示意性平面圖。以與圖I類似的方式可從圖18的示意性平面圖很容易得出相應的截面。對于第一基本電子器件和第二基本電子器件10-1、10-2的配置，圖18所示實施方式具有縱向配置，因為右側基本電子器件10-2配置在左側(第一)基本電子器件10-1的縱軸延長線上。第一基本電子器件10-1包括相對于彼此橫向放置的槽區11和12。第二基本電子器件10-2包括相對于彼此也橫向放置的槽區13和14。兩個基本電子器件10-1、10-2布置在沿四個槽區11至14的縱向延伸的直線上，即，兩個環結構在四個槽區11至14的縱向上對齊。圖18的實施方式可簡要描述如下各基本電子器件(或者環)10-1、10-2的兩個槽區彼此平行但在不同直線上，且兩個環彼此相鄰。圖18所示實施方式的更詳細描述揭示了該電子器件包括彼此隔離的第一霍爾效應區11、第二霍爾效應區12、第三霍爾效應區13和第四霍爾效應區14。各霍爾效應區11至14包括在各個霍爾效應區11至14的表面內或表面上的第一接觸、第二接觸、供電接觸和檢測接觸。第二霍爾效應區12的第一接觸33連接至第一霍爾效應區11的第二接觸32，以及第一霍爾效應區11的第一接觸31連接至第二霍爾效應區12的第二接觸34，使得在第一霍爾效應區11的供電接觸21與第二霍爾效應區12的供電接觸22之間存在兩個電流通路。以類似方式，第四霍爾效應區14的第一接觸37連接至第三霍爾效應區13的第二接觸36，以及第三霍爾效應區13的第一接觸 35連接至第四霍爾效應區14的第二接觸38，使得在第三霍爾效應區13的供電接觸25與第四霍爾效應區14的供電接觸26之間存在兩個電流通路。供電接觸21、22、25、26和檢測接觸23、24、27、28 (在第一操作階段)沿著電流通路中的每一個順序配置，使得在供電接觸中的兩個之間有檢測接觸中的一個檢測接觸。第一差分傳感信號分別在第一霍爾效應區和第三霍爾效應區11和13的檢測接觸23和27之間分接，以及第二差分傳感信號分別在第二霍爾效應區和第四霍爾效應區12和14的檢測接觸24和28之間分接。圖19示出了根據一種與圖18所示實施方式類似的實施方式的電子器件100的示意性頂視圖。此外，示出了在第一時鐘階段期間電子器件100的配置。在第二時鐘階段期間的配置在圖21中示出，并可通過交換供電接觸和檢測接觸來演變。第一基本電子器件 ο-l (左環)的兩個井或槽區11、12以二維方式布置。以相同方式，第二基本電子器件(右環)10-2的井或槽區13、14以二維方式布置。第二基本電子器件10-2中的電位分布基本為第一基本電子器件10-1中的電位分布相對于位于第一基本電子器件10-1右側(即，基本鄰近且平行于第二連接42)的鏡像軸(或對稱軸)的鏡像形式。連接41至44在圖19所示實施方式中不包括導線或帶狀線，而是通過環接觸的接觸31至38的延伸或延長來提供，以橋接第一基本電子器件10-1的第一霍爾效應區和第二霍爾效應區11和12之間的間隙，以及作適當變通，橋接第二基本電子器件10-2的第一霍爾效應區和第二霍爾效應區13和14之間的間隙。以與圖I類似的方式可從圖19的示意性平面圖很容易得出相應的截面。高共模差分信號在檢測接觸23和27之間分接。檢測接觸23是第一基本電子器件 ο-l的一部分，以及檢測接觸27是第二基本電子器件10-2的一部分。此外，低共模差分信號在檢測接觸24 (第一基本電子器件10-1的一部分)和28 (第二基本電子器件10-2的一部分)之間分接。圖20示出了根據一種結合了圖2和圖19所示實施方式的實施方式的電子器件的示意性頂視圖。以與圖I類似的方式可從圖20的示意性平面圖很容易得出相應的截面。在圖19所示實施方式的開始，可結合左右槽區以節省空間。這產生了兩個長槽區11、12。第一基本電子器件10-1 (左環)和第二基本電子器件10-2 (右環)在環接觸的接觸32、33、35和38處經由在圖20所示實施方式中形成一片的連接42和43短接。在該后者情況下，兩個外環接觸的接觸31和36可以短接或者不短接。在具體的時鐘階段注入電流的兩個旋轉電流接觸或端21和25也可短接(類似地，在第二時鐘階段期間旋轉電流接觸22和26可短接)。圖20所示實施方式也可描述如下第一霍爾效應區11和第三霍爾效應區13分別在它們的第一端和第二端中的一個處合并。同樣，第二霍爾效應區12和第四霍爾效應區14分別在它們的第一端和第二端中的一個處合并。圖21示出了根據圖19所示實施方式的電子器件100在第二時鐘階段期間的示意性頂視圖。以與圖I類似的方式可從圖21的示意性平面圖很容易得出相應的截面。以下述方式提供電流電流在旋轉電流接觸23和27 (現用作供電接觸)處進入。在第二時鐘階
段期間也用作供電接觸的旋轉電流接觸24和28連接至地電位。第一差分信號在旋轉電流接觸21和25 (現用作檢測接觸)之間分接。第一差分接觸21和25 二者為高共模。第二差分信號在旋轉電流接觸22和26 (現用作檢測接觸)之間分接。第二差分接觸22和26 二者為低共模。圖22示出了根據一種包括排成一列的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件100的示意性平面圖。以與圖I類似的方式可從圖22的示意性平面圖很容易得出相應的截面。第一基本電子器件10-1包括霍爾效應區11和12。第二基本電子器件10-2包括霍爾效應區13和14。第二基本電子器件10-2被配置成相對于第一基本電子器件10-1橫向放置。兩個差分信號以基本電子器件旋轉方式分接。在第一基本電子器件10-1 (圖22的上環)的第一槽區11處的檢測接觸23與第二基本電子器件10-2 (圖22的下環)的第一槽區13處的檢測接觸27之間測量第一差分信號。在第一基本電子器件10-1 (上環)的第二槽區12處的檢測接觸24與第二基本電子器件10-2 (下環)的第二槽區處的檢測接觸28之間測量第二差分信號。圖23示出了根據另一包括排成一列的四個霍爾效應區的實施方式的電子器件100的示意性平面圖，其中，基本電子器件10-1、10-2相對于彼此交錯或者同軸，S卩，同軸配置。以與圖I類似的方式可從圖23的示意性平面圖很容易得出相應的截面。第一基本電子器件10-1包括槽區11和12，以及第二基本電子器件10-2包括槽區13和14。第一基本電子器件10-1是圍繞第二基本電子器件10-2的外環，因此，第二基本電子器件10-2形成內環。在第一基本電子器件10-1 (圖23的外環)的第一槽區11處的檢測接觸23與第二基本電子器件10-2 (圖23的內環)的第一槽區13處的檢測接觸27之間測量第一差分信號。在第一基本電子器件10-1 (外環)的第二槽區12處的檢測接觸24與第二基本電子器件10-2 (內環)的第二槽區處的檢測接觸28之間測量第二差分信號。圖24示出了根據本文所公開教導的實施方式的電子器件10在測量周期的第一階段和第二階段期間的兩個示意性頂視圖，該電子器件包括四個霍爾效應區，各霍爾效應區具有單個旋轉電流接觸。以與圖I類似的方式可從圖24的示意性平面圖很容易得出相應的截面。該實施方式使用四個隔離的槽區11至14，各槽區具有三個接觸每個槽區的兩個外接觸和每個槽區的一個內接觸。內接觸被用作旋轉電流霍爾探測序列的連續階段的檢測端或供電端。四個槽區用它們的外接觸線連接在一起以形成環。第一槽區11包括作為外接觸的兩個環接觸的接觸31和32以及作為內接觸的旋轉電流接觸23。第二槽區12包括作為外接觸的兩個環接觸的接觸33和34以及作為內接觸的旋轉電流接觸21。第三槽區13包括作為外接觸的兩個環接觸的接觸35和36以及作為內接觸的旋轉電流接觸24。第四槽區14包括作為外接觸的兩個環接觸的接觸37和38以及作為內接觸的旋轉電流接觸22。第一時鐘階段期間，在檢測接觸23和24之間測量一個差分信號。在第二時鐘階段，與第一時鐘階段相比，環接觸的接觸31至38不作改變。然而，旋轉電流接觸21至24將它們各自的功能從供電接觸改變為檢測接觸，且反之亦然。因此，電流當前在旋轉電流接觸23處被供給第一槽區11，以流過四個槽區11、12、13、14和連接41、42直至供電接觸24，在供電接觸24處電流離開槽區13。如上文所說明，電流以基本均勻的方式分布，從而遵循經由連接41的順時針方向上的第一導電通路，以及遵循經由連接42的逆時針方向上的另一導電通路。該配置確保電流能在檢測接觸下方通過，以便最好地利用霍爾效應。同時，該結構在交換檢測端和供電端的情況下基本上完全對稱，以便抵消偏差。·在圖24所示實施方式中，除了相應的第一接觸31、33、35、37和相應的第二接觸32、34、36、38之外，至少兩個供電接觸21、22以及至少兩個檢測接觸23、24形成在霍爾效應區11至14的表面內或表面上，使得至少三個接觸形成在各霍爾效應區11至14的表面內或表面上。其表面內或表面上形成檢測接觸的霍爾效應區(即，在旋轉電流周期的第一操作階段的霍爾效應區11和13)在其表面內或表面上形成供電接觸的兩個霍爾效應區(B卩，在旋轉電流周期的第一操作階段的霍爾效應區12和14)之間。從圖24可以看出，電子器件100包括彼此隔離的四個霍爾效應區11至14。四個霍爾效應區11至14中的每一個包括在各個霍爾效應區的表面內或表面上的第一接觸和第二接觸。對于k=l至3，第(k+Ι)個霍爾效應區的第一接觸33、35、37分別連接至第k個霍爾效應區的第二接觸32、34、36。第一霍爾效應區11的第一接觸31連接至第四霍爾效應區14的第二接觸38。四個霍爾效應區11至14中的每一個還包括在霍爾效應區表面內或表面上的供電接觸21、22和檢測接觸23、24中的一個，供電接觸21、22或檢測接觸23、24被置于各個霍爾效應區的第一接觸31、33、35、37與第二接觸32、34、36、38之間。其表面內或表面上形成供電接觸的霍爾效應區分別經由其第一接觸和第二接觸連接至其表面內或表面上形成檢測接觸的兩個霍爾效應區，使得供電接觸和檢測接觸沿著至少兩個供電接觸21、22之間的電流通路順序配置，從而在至少兩個供電接觸21、22之間有一個檢測接觸23或24。各霍爾效應區11至14包括至少兩個供電接觸21、22中的至多一個。圖24所示電子器件的優勢在于其高度的對稱性。具體地，兩個旋轉電流階段的共模電壓基本相同。圖25示出了根據本文所公開教導的另一實施方式的具有連接至環的兩接觸槽區的電子器件10的示意性截面圖。此外，圖25還示出了仿真電位分布和仿真電流密度分布。以與圖I類似的方式可從圖25的示意性截面很容易得出相應的平面圖。在該示意性截面中，可以看出，電流經由旋轉電流接觸21提供給電子器件。電流在槽區13和14的旋轉電流接觸22處離開電子器件。假設I方向(垂直于繪圖平面)上有具體的非零磁場，當電流從右向左經過各自槽區(如槽區11和13中)時，電流被推向槽區底部。相反，當電流從左向右經過各自槽區(如槽區12和14中)時，電流被推向槽區頂部，并因此接近檢測接觸。在該實施方式中，檢測接觸和環接觸的接觸23、24重合。換言之，至少兩個供電接觸21、22中的各供電接觸與至少一個霍爾效應區的第一接觸和第二接觸(S卩，環接觸的接觸)中的至少一個重合,且其中，至少兩個檢測接觸23、24中的各檢測接觸與至少一個霍爾效應區的第一接觸和第二接觸中的至少一個重合。該電子器件包括四個霍爾效應區，使得霍爾效應區中的每一個均具有發明內容中提到的至少八個接觸中的兩個。通常，各霍爾效應區具有一個供電接觸和一個檢測接觸。因此，當考慮接觸沿著電流通路的順序時，檢測接觸位于兩個供電接觸之間(連接兩個霍爾效應區的檢測接觸計為一個檢測接觸，即，霍爾效應區11處的檢測接觸23和霍爾效應區14處的檢測接觸24計為一個檢測接觸)。因此，在旋轉電流方案的第一操作階段期間，在連接槽區11和14的第一成環連接的Cl與連接槽區12和13的第二成環連接的C3之間測量差分信號。為仿真的目的，已使用了線性模型。在施加在接觸21和22之間的IV供電電壓處，Cl處觀察到的電壓(相對于基準電位)基本等于C3處觀察到的電壓(相對于相同基準 電位)，即，在By=O (即，y方向上無磁場)處，VC1=VC3=488. 483mV。相比之下，在y方向上的磁場強度By=IT處，C3處相比零磁場情況的電壓差為VC3-488. 483mV=-0. 09626mV。同時，Cl處相比零磁場情況的電壓差為VCl-488.483mV=0. 1136mV。因此，總磁靈敏度為113. 6 μ V-(-96. 26 μ V) =210 μ V/V/T，這相當于相對很差的磁靈敏度。據推測，每個槽區兩接觸的電子器件的很差磁靈敏度的原因在于以下事實-洛倫茲力不能對信號產生足夠影響洛倫茲力只能夠略微將電流線朝深度方向延伸，或者略微將電流線推向表面；然而，洛倫茲力不會出現能引起兩個接觸之間的電流分布。圖26示出了表示兩個不同接觸處的電位對磁場強度的曲線圖。上線表示在位于x=l. 6X 10_5m的接觸(即，連接至連接Cl的接觸23)處的電壓對磁場強度的演變曲線。下線表示在位于x=l. OX 10_6m的接觸(即，連接至連接C3的接觸24)處的電壓對磁場強度的演變曲線。可以看出，在磁場強度IT處，Cl與C3之間的電壓差約為2Χ10_4ν=200μ V。采用所有上述電路，人們還可改變供電電壓的符號，以及同時反置輸出電壓這給出了第三時鐘階段和第四時鐘階段，第三時鐘階段和第四時鐘階段也常見于整個旋轉電流時鐘周期內。此外，電子器件還可包括旋轉電流控制器，其被配置為控制至少一個旋轉電流接觸，使其功能在具體時間間隔期間作為電源供電接觸或檢測接觸。圖27示出了根據所公開教導的實施方式的檢測方法的示意性流程圖。該方法包括動作92,在動作92期間，電源連接在形成在第一霍爾效應區的表面內或表面上的第一供電接觸與形成在第η個霍爾效應區的表面內或表面上的第二供電接觸之間。對于k=l至n-1，第(k+Ι)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸。此外，第一霍爾效應區的第一接觸連接至第二接觸，使得由電源提供的電流經由兩個電流通路從第一供電接觸流向第二供電接觸。暫時，電源保持連接至第一供電接觸和第二供電接觸。隨后，如帶有附圖標記94的框所示，在η個霍爾效應區中的一個的第一檢測接觸處以及在η個霍爾效應區中的另一個的第二檢測接觸處檢測傳感信號。第一檢測接觸形成在η個霍爾效應區中的所述霍爾效應區的表面內或表面上。第二檢測接觸形成在η個霍爾效應區中的所述另一霍爾效應區的表面內或表面上。各霍爾效應區具有至少兩個檢測接觸中的至多一個，即，霍爾效應區可具有零個或一個檢測接觸(單個檢測接觸可被分成兩個以上部分的互連接觸)。檢測傳感信號的動作可包括采樣檢測接觸處的電位值(涉及基準電位)或測量流入檢測接觸或者流出檢測接觸的電流。如此獲得的傳感信號可被暫時存儲或提供給采樣保持電路，直到在進一步處理期間使用它。該方法繼續在檢測方法的動作96處，交換第一供電接觸和第一檢測接觸的臨時功能。類似地，交換第二供電接觸和第二檢測接觸的臨時功能。臨時功能的交換可總結如下(前述)第一供電接觸變為新的第一檢測接觸。(前述)第二供電接觸變為新的第二檢測接觸。(前述)第一檢測接觸變為新的第一供電接觸。(前述)第二檢測接觸變為新的第二供電接觸。交換使得電源被連接在前述第一檢測接觸與前述第二檢測接觸之間。電流經由η個霍爾效應區從前述第一檢測接觸流向前述第二檢測接觸。對于供電接觸與檢測接觸的交換，應當注意，供電接觸和檢測接觸通常是多用途接觸，其可在旋轉電流方案的第一操作階段期間提供作為供電接觸的臨時功能，以及在旋轉電流方案的第二操作階段期間提供作為檢測接觸的另一臨時功能，或者相反。這一概念也適用于有關電子器件、霍爾效應器件或機械應力傳感器的大多數實施方式。換言之，作為供電接觸或檢測接觸的接觸命名指的是接觸的臨時功能。供電/檢測接觸的臨時功能在旋 轉電流方案的一個周期過程期間可以改變。在動作98處，在前述第一供電接觸(新的第一檢測接觸)和前述第二供電接觸(新的第二檢測接觸)處檢測傳感信號。隨后，基于第一檢測接觸、第二檢測接觸、前述第一供電接觸和前述第二供電接觸處的傳感信號來確定輸出信號，如流程圖中帶有附圖標記99的框所示。輸出信號可以是在動作94和97期間已采集的傳感信號的線性組合。以此方式，η個霍爾效應區的不對稱性對輸出信號的影響可被有效降低，這反過來致使零點誤差減小。盡管已在裝置背景下描述了一些方面，但顯然這些方面也代表了對相應方法的描述，其中，塊或者器件對應于方法步驟或者方法步驟的特征。類似地，在方法步驟背景下描述的方面也代表了對相應裝置的相應塊或項目或者特征的描述。該方法步驟的一些或者全部可通過硬件裝置(例如，微處理器、可編程計算機或電子電路)來執行(或使用)。在一些實施方式中，最重要方法步驟中的某一個或多個可通過這一裝置來執行。上述實施方式僅是為了說明本發明的原理。需要理解，本文所述配置和細節的修改和變更對于本領域技術人員而言將是顯而易見的。因此，其意在僅通過所附專利權利要求的范圍來限定，而不是通過以本文實施方式的描述和說明的方式所呈現的具體細節來限定。
權利要求
1.一種電子器件,包括 整數η個霍爾效應區，其中η>1，其中，所述η個霍爾效應區彼此隔離； 其中，所述電子器件包括在所述η個霍爾效應區的表面內或表面上的至少八個接觸，其中，所述接觸包括各個霍爾效應區的第一接觸和第二接觸； 其中，對于k=l至η-1，第(k+1)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸，且第一霍爾效應區的第一接觸連接至第η個霍爾效應區的第二接觸； 其中，所述至少八個接觸包括至少兩個供電接觸和至少兩個檢測接觸； 其中，各個霍爾效應區包括所述至少兩個供電接觸中的一個；以及 其中，各個霍爾效應區包括所述至少兩個檢測接觸中的一個。
2.根據權利要求I所述的電子器件，其中，η=2，使得所述η個霍爾效應區包括第一霍爾效應區和第二霍爾效應區， 其中，所述至少兩個供電接觸中的一個形成在所述第一霍爾效應區的表面內或表面上，以及所述至少兩個供電接觸中的另一個形成在所述第二霍爾效應區的表面內或表面上，以及 其中，所述至少兩個檢測接觸中的一個形成在所述第一霍爾效應區的表面內或表面上，以及所述至少兩個檢測接觸中的另一個形成在所述第二霍爾效應區的表面內或表面上。
3.根據權利要求2所述的電子器件，其中，所述第一霍爾效應區包括第一端和第二端，以及其中，所述第二霍爾效應區包括第一端和第二端， 其中，所述第一霍爾效應區和所述第二霍爾效應區的所述第一接觸和所述第二接觸分別比所述至少兩個供電接觸和所述至少兩個檢測接觸更接近所述第一霍爾效應區和所述第二霍爾效應區中的相應一個的所述第一端和所述第二端中的一個。
4.根據權利要求2所述的電子器件，其中，所述第一霍爾效應區和所述第二霍爾效應區各自包括第一端和第二端，且其中，所述第一霍爾效應區和所述第二霍爾效應區的所述第一接觸和所述第二接觸比所述供電接觸和所述檢測接觸中的至少一個離所述第一霍爾效應區和所述第二霍爾效應區中的相應一個的所述第一端和所述第二端中的至少一個更遠。
5.根據權利要求I所述的電子器件，其中，η=4， 其中，除相應的第一接觸和第二接觸之外，所述至少兩個供電接觸和所述至少兩個檢測接觸形成在所述霍爾效應區的表面內或表面上，使得至少三個接觸形成在各個霍爾效應區的表面內或表面上，以及 其中，其表面內或表面上形成有檢測接觸的霍爾效應區利用所述第一接觸和所述第二接觸電連接在其表面內或表面上形成有供電接觸的兩個霍爾效應區之間。
6.根據權利要求I所述的電子器件，其中，η=4，其中，所述至少兩個供電接觸中的每個供電接觸與至少一個霍爾效應區的所述第一接觸和所述第二接觸中的至少一個重合，以及其中，所述至少兩個檢測接觸中的每個檢測接觸與至少一個霍爾效應區的所述第一接觸和所述第二接觸中的至少一個重合。
7.根據權利要求I所述的電子器件，其中，所述至少兩個供電接觸和所述至少兩個檢測接觸形成一組至少四個旋轉電流接觸，所述至少四個旋轉電流接觸中的每一個被配置為在旋轉電流方案的第一操作階段期間用作所述至少兩個供電接觸中的一個，以及在旋轉電流方案的第二操作階段期間用作所述至少兩個檢測接觸中的一個，或相反。
8.根據權利要求I所述的電子器件，其中，所述電子器件關于至少一個中心平面對稱。
9.根據權利要求I所述的電子器件，還包括至少一個浮接接觸，所述浮接接觸形成在所述霍爾效應區中的至少一個的表面內或表面上。
10.根據權利要求I所述的電子器件，其中，各個霍爾效應區包括第一端和第二端，以及其中，所述霍爾效應區中的至少兩個并排放置，使得所述至少兩個霍爾效應區中的一個的所述第一端鄰近相鄰霍爾效應區的所述第二端，且反之亦然。
11.根據權利要求I所述的電子器件，其中，所述霍爾效應區中的至少兩個沿直線放置。
12.根據權利要求I所述的電子器件，其中，所述霍爾效應區中的至少兩個相對于彼此成非零角放置。
13.根據權利要求I所述的電子器件，其中，所述霍爾效應區中的至少一個相對于至少一個其他霍爾效應區縱向和橫向偏移。
14.根據權利要求I所述的電子器件，其中，所述霍爾效應區關于橫向幾何結構、縱向幾何結構、材料和材料性質中的至少一個基本相同。
15.根據權利要求I所述的電子器件，其中，霍爾效應區的表面內或表面上的所有接觸沿直線布置。
16.根據權利要求I所述的電子器件，其中，各個霍爾效應區具有長度和垂直于所述長度的寬度，且所述長度大于所述寬度。
17.根據權利要求I所述的電子器件，其中，霍爾效應區中相鄰接觸之間的間距是所述霍爾效應區的深度的1/5至5倍的量級。
18.根據權利要求I所述的電子器件，其中，關于相應霍爾效應區的長度方向上的各個接觸的尺寸是所述相應霍爾效應區的深度的1/5至5倍的量級。
19.根據權利要求I所述的電子器件，其中，所述第一接觸和所述第二接觸、所述至少兩個供電接觸和所述至少兩個檢測接觸中的至少一個接觸是歐姆接觸。
20.根據權利要求I所述的電子器件，還包括旋轉電流控制器，其被配置為根據旋轉電流方案來控制所述至少兩個供電接觸和所述至少兩個檢測接觸，將單個接觸的分操作階段定義的功能用作所述兩個供電接觸中的一個或所述兩個檢測接觸中的一個。
21.—種電子器件,包括 第一電子器件和第二電子器件，其中，所述第一電子器件和所述第二電子器件中的每一個包括 整數η個霍爾效應區，其中η>1，其中，所述η個霍爾效應區彼此隔離； 其中，所述電子器件包括在所述η個霍爾效應區的表面內或表面上的至少八個接觸，其中，所述接觸包括各個霍爾效應區的第一接觸和第二接觸； 其中，對于k=l至η-1，第(k+1)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸，且第一霍爾效應區的第一接觸連接至第η個霍爾效應區的第二接觸； 其中，所述至少八個接觸包括至少兩個供電接觸和至少兩個檢測接觸； 其中，各個霍爾效應區包括所述至少兩個供電接觸中的一個；以及其中，各個霍爾效應區包括所述至少兩個檢測接觸中的一個；以及 傳感信號評估器，其被配置為連接至所述第一電子器件的檢測接觸和所述第二電子器件的檢測接觸，且還被配置為處理差分傳感信號，所述差分傳感信號基于在所述檢測接觸處提供的第一傳感信號和第二傳感信號。
22.根據權利要求21所述的電子器件，其中，所述第一電子器件和所述第二電子器件相對于彼此根據以下配置中的一個放置縱向配置、橫向配置、成角配置、對角偏移配置和同軸配置。
23.根據權利要求21所述的電子器件，其中，所述電子器件是霍爾效應器件，且其中，所述至少兩個檢測接觸相對于所述至少兩個供電接觸以霍爾效應區內經過所述至少兩個檢測接觸中的第一個的電流具有與另一霍爾效應區內經過所述至少兩個檢測接觸中的第二個的電流基本相反的方向的方式來布置，由此，所述霍爾效應器件對平行于所述霍爾效應區的表面且垂直于所述電流流動方向的磁場敏感。
24.根據權利要求21所述的電子器件，其中，所述電子器件是機械應力傳感器，且其中，所述至少兩個檢測接觸相對于所述至少兩個供電接觸以霍爾效應區內經過所述至少兩個檢測接觸中的第一個的電流具有與另一霍爾效應區內經過所述至少兩個檢測接觸中的第二個的電流基本相同的方向的方式來布置，由此，所述機械應力傳感器對所述霍爾效應區內的機械應力敏感。
25.—種電子器件,包括 彼此隔離的第一霍爾效應區、第二霍爾效應區、第三霍爾效應區和第四霍爾效應區，各個霍爾效應區包括在所述霍爾效應區的表面內或表面上的第一接觸、第二接觸、供電接觸和檢測接觸； 其中，所述第二霍爾效應區的所述第一接觸連接至所述第一霍爾效應區的所述第二接觸，以及所述第一霍爾效應區的所述第一接觸連接至所述第二霍爾效應區的所述第二接觸，使得在所述第一霍爾效應區的所述供電接觸與所述第二霍爾效應區的所述供電接觸之間存在兩個電流通路； 其中，所述第四霍爾效應區的所述第一接觸連接至所述第三霍爾效應區的所述第二接觸，以及所述第三霍爾效應區的所述第一接觸連接至所述第四霍爾效應區的所述第二接觸，使得在所述第三霍爾效應區的所述供電接觸與所述第四霍爾效應區的所述供電接觸之間存在兩個電流通路； 其中，所述供電接觸和所述檢測接觸沿所述電流通路中的每一個順序布置，使得在所述供電接觸中的兩個之間有所述檢測接觸中的一個檢測接觸；以及 其中，在所述第一霍爾效應區和所述第三霍爾效應區的所述檢測接觸之間分接第一差分傳感信號，以及在所述第二霍爾效應區和所述第四霍爾效應區的所述檢測接觸之間分接第二差分傳感信號。
26.根據權利要求25所述的電子器件， 其中，所述電流通路中的每一個通過所述第一霍爾效應區、所述第二霍爾效應區、所述第三霍爾效應區和所述第四霍爾效應區中的一個的在檢測接觸位置處的檢測接觸， 其中，在所述第一霍爾效應區和所述第二霍爾效應區的所述供電接觸之間的第一電流通路中的所述檢測接觸位置在所述第一霍爾效應區的所述第一接觸和所述第二霍爾效應區的所述第二接觸的上游； 其中，在所述第一霍爾效應區和所述第二霍爾效應區的所述供電接觸之間的第二電流通路中的所述檢測接觸位置在所述第一霍爾效應區的所述第二接觸和所述第二霍爾效應區的所述第一接觸的下游； 其中，在所述第三霍爾效應區和所述第四霍爾效應區的所述供電接觸之間的第一電流通路中的所述檢測接觸位置在所述第三霍爾效應區的所述第一接觸和所述第四霍爾效應區的所述第二接觸的下游；以及 其中，且在所述第三霍爾效應區和所述第四霍爾效應區的所述供電接觸之間的第二電流通路中的所述檢測接觸位置在所述第三霍爾效應區的所述第二接觸和所述第四霍爾效應區的所述第一接觸的上游。
27.根據權利要求25所述的電子器件， 其中，所述第一霍爾效應區和所述第二霍爾效應區并排布置，使得所述第一霍爾效應區的第一端鄰近所述第二霍爾效應區的第二端，且反之亦然，以及 其中，所述第三霍爾效應區和所述第四霍爾效應區并排布置，使得所述第三霍爾效應區的第一端鄰近所述第四霍爾效應區的第二端，且反之亦然。
28.—種電子器件,包括 彼此隔離的四個霍爾效應區，其中，所述四個霍爾效應區中的每一個包括在所述霍爾效應區的表面內或表面上的第一接觸和第二接觸，其中，對于k=l至3，第(k+Ι)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸，且第一霍爾效應區的第一接觸連接至第四霍爾效應區的第二接觸； 其中，所述四個霍爾效應區中的每一個還包括在所述霍爾效應區的表面內或表面上的供電接觸和檢測接觸中的一個，所述供電接觸或所述檢測接觸布置在所述霍爾效應區的所述第一接觸和所述第二接觸之間； 其中，其表面內或表面上形成供電接觸的霍爾效應區分別經由其第一接觸和第二接觸連接至其表面內或表面上形成檢測接觸的兩個霍爾效應區，使得所述供電接觸和所述檢測接觸沿至少兩個供電接觸之間的電流通路順序布置，以使在所述至少兩個供電接觸之間有一個檢測接觸；以及 其中，各個霍爾效應區包括所述至少兩個供電接觸中的一個。
29.—種檢測方法，包括 在形成在第一霍爾效應區的表面內或表面上的第一供電接觸與形成在另一霍爾效應區的表面內或表面上的第二供電接觸之間連接電源，所述第一霍爾效應區和所述另一霍爾效應區是η個霍爾效應區的一部分，其中，對于k=l至η-1，第(k+Ι)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸，且第一霍爾效應區的第一接觸連接至第η個霍爾效應區的第二接觸，使得由所述電源提供的電流經由兩個電流通路從所述第一供電接觸流向所述第二供電接觸； 在形成在所述η個霍爾效應區中的一個的表面內或表面上的第一檢測接觸處以及在形成在所述η個霍爾效應區中的另一個的表面內或表面上的第二檢測接觸處檢測傳感信號，其中，各個霍爾效應區包括至少兩個檢測接觸中的至多一個； 交換所述第一供電接觸和所述第一檢測接觸的臨時功能，以及交換所述第二供電接觸和所述第二檢測接觸的臨時功能，使得所述電源連接在前述第一檢測接觸與前述第二檢測接觸之間，其中，電流經由所述η個霍爾效應區從前述第一檢測接觸流向前述第二檢測接觸； 在前述第一供電接觸和前述第二供電接觸處檢測傳感信號；以及 基于所述第一檢測接觸、所述第二檢測接觸、前述第一供電接觸和前述第二供電接觸處的傳感信號來確定輸出信號。
30.根據權利要求29所述的檢測方法，其中，所述η個霍爾效應區、相應接觸和相應連接形成第一電子器件，以及其中，第二數目的η個霍爾效應區、相應接觸和相應連接形成類似于所述第一電子器件的第二電子器件， 其中，該檢測方法還包括 在所述第二電子器件的第一供電接觸與第二供電接觸之間連接所述電源或另一電源；以及 在所述第二電子器件的檢測接觸處檢測傳感信號； 交換所述第二電子器件的所述檢測接觸和所述第二電子器件的所述第一供電接觸的功能，使得經由所述第二電子器件的前述檢測接觸來提供電流； 在所述第二電子器件的前述第一供電接觸處檢測傳感信號； 其中，確定輸出信號還考慮所述第二電子器件的所述檢測接觸處以及所述第二電子器件的前述第一供電接觸處的傳感信號。
31.根據權利要求30所述的檢測方法，其中，確定輸出信號包括 確定作為所述第一電子器件的所述檢測接觸處和所述第二電子器件的所述檢測接觸處的傳感信號之間的差的差分信號； 確定作為所述第一電子器件的前述第一供電接觸處和所述第二電子器件的前述第一供電接觸處的傳感信號之間的差的第二差分信號；以及 基于所述第一差分信號和所述第二差分信號來確定輸出信號。
32.根據權利要求29所述的檢測方法，其中，該檢測方法是使用霍爾效應來檢測磁場的磁檢測方法。
33.根據權利要求29所述的檢測方法，其中，該檢測方法是機械應力檢測方法，其中，選擇所述霍爾效應區內的電流流動方向，使得當利用在第一電子器件和第二電子器件的所述檢測接觸處觀察到的傳感信號的線性組合來確定輸出信號時，在不同霍爾效應區中發生的霍爾效應負責基本消除磁場對輸出信號的影響。
全文摘要
本發明提供了一種具有成環連接的霍爾效應區的電子器件。該電子器件包括n個霍爾效應區，其中n>1，其中，這n個霍爾效應區彼此隔離。該電子器件還包括在n個霍爾效應區的表面內或表面上的至少八個接觸，其中，這些接觸包括各個霍爾效應區的第一接觸和第二接觸。對于k=1至n-1，第(k+1)個霍爾效應區的第一接觸連接至第k個霍爾效應區的第二接觸，且第一霍爾效應區的第一接觸連接至第n個霍爾效應區的第二接觸。這至少八個接觸包括至少兩個供電接觸和至少兩個檢測接觸。各個霍爾效應區包括至少兩個供電接觸中的至多一個和至少兩個檢測接觸中的至多一個。
文檔編號G01L1/12GK102889952SQ20121025707
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月23日 優先權日2011年7月21日
發明者烏多·奧塞爾勒基納 申請人:英飛凌科技股份有限公司