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EP0244577B1

Integrable hall element

Abstract

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EP0244577B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 7

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Expired 21 February 2007, 19.6 years ago.

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6 claims: 1 independent, 5 dependent

  1. 1
    Integrierbares Hallelement mit einem ersten Stromanschluss (C₁), einem zweiten Stromanschluss (C₂) und zwei Sensor­anschlüssen (S₁, S₂), welches im Betrieb mit einem elektrischen Hallfeld und einer Stromdichte versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hallelelement, dessen beide Strom­anschlüsse (C₁, C2) und dessen beide Sensoranschlüsse (S₁, S₂) jeweils an zwei seiner gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind durch mindestens eine Schnittfläche quer zur vektoriellen Richtung der Strom dichte in mehrere Anordnungen (1, 2, 3, 4 bzw. 2, 3) aufgeteilt ist, dass in einer Schnitt­fläche die Zentren von Anschlusskontakten der Sensoranschlüsse (S₁, S₂) liegen, dass jeweils mindestens zwei Verbindungen pro Schnittfläche vorhanden sind, wodurch jeweils zwei beidseitig der Schnittfläche gelegene Aequipotentialpunkte zweier benachbarter Anordnungen elektrisch leitend verbunden sind, dass bei einer Schnittfläche die Aequipotentialpunkte Punkte sind, die das gleiche elektrische Potential besitzen wie die beiden Sensor­anschlüsse (S₁, S₂), mit denen sie dann verbunden sind, und dass die Anordnungen (1, 2, 3, 4 bzw. 2, 3) derartig verschoben angeordnet sind, dass eine Fläche quer zur vektoriellen Richtung der Stromdichte aller Anordnungen (1, 2, 3, 4 bzw. 2, 3) jeweils in einer einzigen gemeinsamen Ebene liegt und im Betrieb die relative Lage der vektoriellen Richtungen der Stromdichte, des elektrischen Hallfeldes und eines zu messenden Magnetfeldes ( H ) jeweils beibehalten bleibt, und dass die Anordnungen (1, 2, 3, 4 bzw. 2, 3) in einer Halbleiterschicht (5) angeordnet sind und die gemeinsame Ebene die Oberflächenebene der Halbleiterschicht (5) ist.
  2. 2
    Integrierbares Hallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, dass die Halbleiterschicht (5) eine auf einem Substrat (6) aufgewachsene Epitaxie-Schicht ist, dass die Verbidungen zwischen Aequipotentialpunkten und verbidungen zu den Stromanschlüssen (C₁,C₂) teilweise aus vergrabenen Schichten bestehen, die in der Grenzschicht zwischen Substrat (6) und Halbleiter­schicht (5) angeordnet sind, sowie teilweise als Metallisierung auf der Oberfläche der Halbleiterschicht (5) aufgetragen sind und je einen elektri­schen Kontakt mit je einer Kontaktdiffusion (7 bis 15) haben, wobei die Kontaktdiffusionen (7 bis 15) an der Oberfläche in der Halbleiterschicht (5) gelegen sind, dass jede Anordnung (1 bis 4) seitlich von einem Isolat­ionsring (16;17, 17;18) umgeben ist, dass das Substrat (6) sowie die Isolationsringe (16;17, 17;18) alle aus einem Halbleitermaterial eines­ gleichen Materialleitfähigkeitstyps (P) und die Halbleiterschicht (5), die vergrabenen Schichten und die Kontaktdiffusionen (7 bis 15) alle aus einem Halbleitermaterial vom andern Materialleitfähigkeitstyp (N) beste­hen, wobei die vergrabenen Schichten und die Kontaktdiffusionen (7 bis 15) alle stark mit Fremdatomen dotiert sind.
  3. 3
    Integrierbares Hallelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, falls mit einem Stromanschluss (C₁ bzw. C₂) zu verbindende Punkte vergrabene Schichten (a1, b1, c1, d1, a3, b3, c3, d3) sind, diese vergrabene Schichten (a1, b1, c1, d1, a3, b3, c3, d3) je eine einzige gemeinsame vergrabene Schicht (a1;b1;c1;d1 bzw. a3;b3;c3;d3) pro Anordnung (2 bzw. 3) bilden, dass die einzige gemeinsame vergrabene Schicht (a1;b1;c1;d1;bzw. a3;b3;c3;d3) jeweils durch je eine tiefe Diffusion (20 bzw. 21), die voll durch die Halbleiterschicht (5) hindurchgeht, mit der Oberfläche des Hallelementes verbunden ist und dass die tiefe Diffusion (20 bzw. 21)jeweils dort mit einem Stromanschluss (C₁ bzw. C₂) des Hallelementes verbunden ist, wobei die tiefen Diffusionen (20, 21) aus Material beste­hen, das vom gleichen Materialleitfähigkeitstyp (N⁺) ist wie die vergra­benen Schichten und das wie diese stark mit Fremdatomen dotiert ist.
  4. 4
    Integrierbares Hallelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Anordnungen (2, 3) vorhanden sind, die gegeneinander um einen Winkel von annähernd 90° um eine senkrecht zur Oberfläche verlaufende Achse verdreht in der Halbleiterschicht (5) angeordnet sind, dass die Halbleiterschicht (5) eine auf ainem Substrat (6) aufgewachsene Epitaxie-Schicht ist, dass die Verbindungen zwischen Aequipotentialpunkten und Verbindungen zu den Stromanschlüssen (C₁, C₂) als Metallisierung auf der Oberfläche der Halbleiterschicht (5) aufgetragen sind und je einen elektrischen Kontakt mit je einer Kontaktdiffusion (7 bis 12 und 25 bis 32) besitzen, wobei die Kontaktdiffusionen (7 bis 12 und 25 bis 32) an der Oberfläche in der Halbleiterschicht (5) gelegen sind, dass jede Anordnung (2, 3) seitlich von einem Isolationsring (23, 24) umgeben ist, dass das Substrat (6) sowie die Isolationsringe (23, 24) alle aus einem Halbleitermaterial eines gleichen Materialleitfähigkeitstyps (P) und die Halbleiterschicht (5) sowie die Kontaktdiffusionen (7 bis 12 und 25 bis 32) alle aus einem Halbleiterraterial vom anderen Materialleitfähigkeits­typ (N) bestehen, wobei die Kontaktdiffusionen (7 bis 12 und 25 bis 32) alle stark mit Fremdatomen dotiert sind, und dass jede Anordnung (2 bzw. 3) zwei Kontakt­diffusionsreihen (25;26;27;28 und 7;8;9 bzw. 10;11;12 und 29;30;31;32) besitzt, wobei jeweils eine Kontaktdiffusion der einen Reihe einer Kontaktdiffusion der andern Reihe an der Oberfläche in der Halbleiter- schicht (5) gegenüber liegt, und dass die Kontaktdiffusionen der beiden äusseren Reihen (25, 26, 27, 28 bzw. 29, 30, 31, 32) alle mit je einem Stromanschluss (C₁ bzw. C₂) des Hallelementes verbunden sind.
  5. 5
    Integrierbares Hallelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, darduch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht (5) mit einer Oberflächen­schicht (22) bedeckt ist, die aus einem Material (P) besteht, das vom andern Materialleitfähigkeitstyp ist als die Halbleiterschicht (5).
  6. 6
    Verwendung des integrierbaren Hallelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Elektrizitätszähler zur Messung eines von einem elektrischen Strom erzeugten Magnetfeldes ( H ).