一种低功耗低失调霍尔传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种低功耗低失调霍尔传感器，包括两组霍尔敏感器件，所述两组霍尔敏感器件均包含有四个接触端子a、b、c、d，所述四个接触端子分别通过沉积金属互联，所述a端子均电性连接电源VCC，所述b端子均连接着地端，所述c、d端子分别与运算放大器的两个输入端电性连接，所述两组霍尔敏感器件外侧包裹着衬底，所述衬底上设有N+注入3和P+注入4，所述衬底的两端设有均设有电位悬空的N‑well；本发明专利技术通过增加一个结构、面积完全相同的霍尔敏感器件，这样两组对称设置的霍尔敏感元件能最大限度地消除器件固有的失调。

A low power and low offset Hall sensor

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗低失调霍尔传感器
本专利技术涉及传感器
，具体为一种低功耗低失调霍尔传感器。
技术介绍
霍尔传感器从实现工艺来分类，主要有BIPOLAR工艺和CMOS工艺两种，采用BIPOLAR工艺的霍尔传感器一般工作电压较高，功耗较大，优点是失调电压低、灵敏度高、工作速度快，采用CMOS工艺制作的霍尔传感器一般工作电压低，功耗小，能应用于便携设备，缺点是失调大、灵敏度相对较低。半导体工艺发展趋势是在相同工艺下实现传感器的集成，在标准CMOS工艺平台上将微传感器和其他电路相结后，不仅可以减少外围电路的复杂程度，还能降低封装成本，实现低成本的大量生产，具有更好的市场竞争能力。在现有技术中在低功耗设计中，其中霍尔敏感元件一般兼容CMOS工艺，霍尔敏感元件有a、b、c、d四个接触端子，a端接电源VCC，b端接地，流过霍尔器件的电流方向为从a到b，根据霍尔效应原理，c和d两端产生霍尔电压，c端和d端分别接入运算放大器的两个输入端，对霍尔电压进行放大、输出，现有技术方案的缺点：由于工艺本省的制约，霍尔敏感元件无法做到完全对称，因此产生的失调较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低功耗低失调霍尔传感器，具有能够降低霍尔敏感元件失调等优点，用以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种低功耗低失调霍尔传感器，包括两组霍尔敏感器件，所述两组霍尔敏感器件分别为H1和H2，所述两组霍尔敏感器件均包含有四个接触端子a、b、c、d，所述a端子之间通过沉积的金属互联，所述a端子均电性连接电源VCC，所述b端子之间也通过沉积的金属互联，所述b端子均连接着地端，所述c端子之间也通过沉积的金属互联，所述d端子之间也通过沉积的金属互联，所述c、d端子分别与运算放大器的两个输入端电性连接，所述两组霍尔敏感器件外侧包裹着衬底，所述衬底上设有N+注入3和P+注入4，所述衬底的两端设有均设有电位悬空的N-well。优选的，所述对称设置的两组霍尔敏感器件中的结构、面积完全相同，且两组霍尔敏感器件的四个端子反向设置反向设置对称连接。优选的，所述霍尔敏感器件内电流从a端子流向b端子，且在垂直方向的c端子和d端子之间产生霍尔电压。优选的，所述电位悬空的N-well的周围设有P+注入区环，所述电位悬空的N-well的内设有四个重掺杂区N+注入区。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过低功耗的CMOS工艺，开发一种新型的低失调霍尔传感器结构，实现在标准CMOS工艺平台上，集成微传感器和大规模集成电路，在原有技术一个霍尔敏感元件的基础上，增加一个结构、面积完全相同的霍尔敏感元件，该电路中两个霍尔敏感元件的结构是一种对称设置的结构，这样两组对称设置的霍尔敏感元件能最大限度地消除器件固有的失调。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术的平面示意图；图3为本专利技术的纵向结构示意图；图4为本专利技术的实例示意图。图中：1、按键；2、霍尔传感电路；3、永磁体。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在不同附图中以相同标号来标示相同或类似组件；另外请了解文中诸如“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“端”、“部”、“段”、“宽度”、“厚度”、“区”等等及类似用语仅便于看图者参考图中构造以及仅用于帮助描述本专利技术而已，并非是对本专利技术的限定。请参阅图1-4，本专利技术提供一种技术方案：一种低功耗低失调霍尔传感器，包括两组霍尔敏感器件，两组霍尔敏感器件分别为H1和H2，两组霍尔敏感器件均包含有四个接触端子a、b、c、d，a端子之间通过沉积的金属互联，a端子均电性连接电源VCC，b端子之间也通过沉积的金属互联，b端子均连接着地端，c端子之间也通过沉积的金属互联，d端子之间也通过沉积的金属互联，c、d端子分别与运算放大器的两个输入端电性连接，两组霍尔敏感器件外侧包裹着衬底，衬底上设有N+注入3和P+注入4，衬底的两端设有均设有电位悬空的N-well。具体的，对称设置的两组霍尔敏感器件中的结构、面积完全相同，且两组霍尔敏感器件的四个端子反向设置反向设置对称连接。具体的，霍尔敏感器件内电流从a端子流向b端子，且在垂直方向的c端子和d端子之间产生霍尔电压，该处的电流的对称流向可以消减失调电压。具体的，电位悬空的N-well的周围设有P+注入区环，电位悬空的N-well的内设有四个重掺杂区N+注入区，这个P+注入环为P型衬底的接触孔，防止器件反型产生表面载流子流动，通过在N+注入区打孔接出四个接触端子。实施方式：根据图3中的1为P型衬底，2为N-well，3为N+注入，4为P+注入，5为N-well，图4中左右两边的N-well完全相同，两个N-well周围有P+注入区环，这个P+注入环为P型衬底的接触孔，防止器件反型产生表面载流子流动，N-well中的霍尔敏感面也完全相同，每个N-well内有四个重掺杂区N+注入区，通过在N+注入区打孔接出四个接触端子，如图3所示，这四个接触端子形成一个类似范德堡电阻的结构，呈对称结构。根据图2两个霍尔敏感器件通过淀积的金属互联，其中左边器件左边的端子和右边器件最右边的端子相连接，为a端子，两个器件中间的端子相连，为b端子，左边器件上面的端子和右边器件下面的端子相连，为c端子，剩下的为d端子；在两个霍尔敏感器件的外圈，5为电位悬空的N-well，这个悬空的N-well的作用是抗电磁干扰。根据图1电流是水平方向从a端流向b端，根据霍尔效应原理，在垂直方向的c端和d端之间产生霍尔电压，霍尔传感器件H1的c端和d端之间的输出电压Vo(H1)＝Vh+Voff，其中Vh为霍尔电压，Voff为器件的失调电压，霍尔传感器件H2的输出电压Vo(H2)＝-Vh+Voff，两个输出电压相加，输入到下一级运算放大器的电压Vin＝(Vh+Voff)+(-Vh+Voff)＝2Vh；由上得出，失调电压Voff已被消除。根据图4的实施例，在按键1按下时，霍尔传感电路2的霍尔敏感面靠近永磁体3的磁场，当检测到磁场强度大于设定阈值时，霍尔电路输出一个导通信号。在上述实施例中，由于每个键盘上霍尔电路的用量超过100颗，因此要求霍尔电路有低功耗和低成本的特性，应用本专利技术技术方案，采用5V标准CMOS工艺，霍尔电路的平均工作电流低至3uA～30A，霍尔敏感器件低失调电压的特性，跟之前的方案相比，可以省去斩波电路模块，使电路大大简化，电路成本降低至原来的50％以下。在本专利技术实施中，不限于技术方案中描述的两个面积完全相同的霍尔敏感器件结构，也可以设计成H1和H2的面积比例为1∶2或者1∶4或1∶9等等。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗低失调霍尔传感器，包括两组霍尔敏感器件，其特征在于：所述两组霍尔敏感器件分别为H1和H2，所述两组霍尔敏感器件均包含有四个接触端子a、b、c、d，所述a端子之间通过沉积的金属互联，所述a端子均电性连接电源VCC，所述b端子之间也通过沉积的金属互联，所述b端子均连接着地端，所述c端子之间也通过沉积的金属互联，所述d端子之间也通过沉积的金属互联，所述c、d端子分别与运算放大器的两个输入端电性连接，所述两组霍尔敏感器件外侧包裹着衬底，所述衬底上设有N+注入3和P+注入4，所述衬底的两端设有均设有电位悬空的N‑well。

【技术特征摘要】
1.一种低功耗低失调霍尔传感器，包括两组霍尔敏感器件，其特征在于：所述两组霍尔敏感器件分别为H1和H2，所述两组霍尔敏感器件均包含有四个接触端子a、b、c、d，所述a端子之间通过沉积的金属互联，所述a端子均电性连接电源VCC，所述b端子之间也通过沉积的金属互联，所述b端子均连接着地端，所述c端子之间也通过沉积的金属互联，所述d端子之间也通过沉积的金属互联，所述c、d端子分别与运算放大器的两个输入端电性连接，所述两组霍尔敏感器件外侧包裹着衬底，所述衬底上设有N+注入3和P+注入4，所述衬底的两端设有均设有电...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓红，黄彬阳，
申请(专利权)人：深圳市梓晶微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44