專利名稱：半導(dǎo)體磁性傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體磁性傳感器，其用于檢測從外界施加的磁場 的磁通量密度。
背景技術(shù)：
目前，用于進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換的霍爾元件被用作傳感器。例如，該霍爾元件用作檢測翻蓋型(flip type)手機(jī)的開/合的傳感器。這種情況的霍爾 元件充當(dāng)非接觸開關(guān)。這里，給出了對于其中安裝有霍爾元件的半導(dǎo)體磁性傳感器的說明。 圖4是現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體磁性傳感器的平面圖?；魻栐?00的端子C301經(jīng)由布線N303連接到每個晶體管MP301 的漏極?；魻栐?00的端子C302經(jīng)由布線N304連接到每個晶體管 MP302的漏極?；魻栐?00的端子C303經(jīng)由布線N305連接到每個晶 體管MN301的漏極?；魻栐?00的端子C304經(jīng)由布線N306連接到 每個晶體管MN302的漏極。晶體管MP301和晶體管MP302的每一個的 源極都連接到電源端子N301。晶體管MN301和晶體管MN302的每一個 的源極都連接到接地端子N302。晶體管MP301、晶體管MP302、晶體管 MN301和晶體管MN302中的每一個的柵極都連接到安裝在同一半導(dǎo)體 器件中的邏輯電路。此外，端子C301、端子C302、端子C303和端子 C304都連接到安裝在同一半導(dǎo)體器件中的采樣電路。霍爾元件300執(zhí)行磁電轉(zhuǎn)換以檢測從外界施加的磁體等的磁場的磁 通量密度。為了改變霍爾元件300的電流路徑，邏輯電路輸出控制信號， 該控制信號用于對晶體管MP301、晶體管MP302、晶體管MN301和晶 體管MN302中的每一個進(jìn)行開/關(guān)控制。晶體管MP301、晶體管MP302、 晶體管MN301和晶體管MN302都用于驅(qū)動霍爾元件300。采樣電路對
端子C301與端子C303之間產(chǎn)生的電壓或者端子C302與端子C304之間 產(chǎn)生的電壓進(jìn)行采樣。在這種情況下，如圖4所示，布線N304途經(jīng)霍爾元件300附近，而 布線N305也途經(jīng)霍爾元件300附近。注意，在JP-2000-147080A中提出的技術(shù)中公開了包括圖4所示的 布線的磁性傳感器。另外，根據(jù)Biot-Savart定律，在流經(jīng)布線的電流周圍會產(chǎn)生磁場。 這些磁場與霍爾元件300互連(interlinked)。結(jié)果，雖然霍爾元件300應(yīng)當(dāng)只檢測從外界施加的磁體等的磁場的 磁通量密度，但是霍爾元件300也會檢測到由流經(jīng)布線的電流所產(chǎn)生的 各磁場的磁通量密度。因此，該半導(dǎo)體磁性傳感器不能準(zhǔn)確地檢測出從 外界施加的磁場的磁通量密度。發(fā)明內(nèi)容鑒于上述問題做出本發(fā)明，并因此，本發(fā)明的目的在于提供一種半 導(dǎo)體磁性傳感器，其能夠準(zhǔn)確地檢測出從外界施加的磁場的磁通量密度。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明，提供了用于檢測從外界施加的磁 場的磁通量密度的半導(dǎo)體磁性傳感器，該半導(dǎo)體磁性傳感器包括霍爾 元件，其用于執(zhí)行磁電轉(zhuǎn)換，該霍爾元件以正方形和矩形中的一種形狀 形成；第一晶體管，其形成在所述霍爾元件的一側(cè)，該第一晶體管用于 驅(qū)動所述霍爾元件，該第一晶體管具有連接到第一端子的漏極，所述第 一端子形成在所述霍爾元件的所述一側(cè)，并且該第一晶體管具有連接到 電源端子的源極；第二晶體管，其形成在所述霍爾元件的所述一側(cè)，該 第二晶體管用于驅(qū)動所述霍爾元件，該第二晶體管具有連接到第二端子 的漏極，所述第二端子形成在所述霍爾元件的所述一側(cè)，并且該第二晶 體管具有連接到所述電源端子的源極；第三晶體管，其形成在所述霍爾 元件的與所述一側(cè)相對的另一側(cè)，該第三晶體管用于驅(qū)動所述霍爾元件， 該第三晶體管具有連接到第三端子的漏極，所述第三端子形成在所述霍 爾元件的所述另一側(cè)，并且該第三晶體管具有連接到接地端子的源極；
第四晶體管，其形成在所述霍爾元件的所述另一側(cè)，該第四晶體管用于 驅(qū)動所述霍爾元件，該第四晶體管具有連接到第四端子的漏極，所述第 四端子形成在所述霍爾元件的所述另一側(cè)，并且該第四晶體管具有連接 到所述接地端子的源極。根據(jù)本發(fā)明，晶體管形成在所述霍爾元件的一側(cè)，并且各個晶體管 的漏極都連接到形成在所述霍爾元件的所述一側(cè)的各端子上。結(jié)果，對 各個晶體管的漏極與所述霍爾元件進(jìn)行連接的布線變短，由此，由于流 經(jīng)布線的電流所產(chǎn)生的磁場幾乎不與所述霍爾元件互連。因此，該半導(dǎo) 體磁性傳感器能準(zhǔn)確地檢測從外界施加的磁場的磁通量密度。


在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方式的半導(dǎo)體磁性傳感器的平面圖； 圖2為半導(dǎo)體磁性傳感器的電路圖； 圖3為控制信號的時序圖；以及 圖4為現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體磁性傳感器的平面圖。
具體實施方式
下面，將參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行描述。首先，給出了對其中安裝有霍爾元件的半導(dǎo)體磁性傳感器結(jié)構(gòu)的說明。圖1為半導(dǎo)體磁性傳感器的平面圖。圖2為半導(dǎo)體磁性傳感器的電路圖。該半導(dǎo)體磁性傳感器包括p型晶體管MP10K p型晶體管MP102、 n 型晶體管MN101和n型晶體管MN102,以及霍爾元件100。霍爾元件 IOO包括端子CIOI、端子C102、端子C103和端子C104。此外，該半導(dǎo) 體磁性傳感器包括邏輯電路(未示出)和采樣電路(未示出)?；魻栐?00的端子C101經(jīng)由布線N104連接到每個晶體管MP101 的漏極?；魻栐?00的端子C102經(jīng)由布線N103連接到每個晶體管 MP102的漏極?；魻栐?00的端子C103經(jīng)由布線N105連接到每個晶 體管MN101的漏極?；魻栐?00的端子C104經(jīng)由布線N106連接到 每個晶體管MN102的漏極。晶體管MPIOI和晶體管MP102的每一個的 源極都連接到電源端子NIOI。晶體管MNIOI和晶體管MN102的每一個 的源極都連接到接地端子N102。晶體管MPIOI、晶體管MP102、晶體管 MN101和晶體管MN102中的每一個的柵極都連接到安裝在同一半導(dǎo)體 器件中的邏輯電路。此外，端子ClOl、端子C102、端子C103和端子 C104都連接到安裝在同一半導(dǎo)體器件中的采樣電路。如圖1所示，晶體管MPIOI的柵極形成為梳狀。每個晶體管MPIOI 的漏極被引出到霍爾元件100側(cè)，而每個晶體管MPIOI的源極被引出與 霍爾元件100側(cè)相反的側(cè)。連接到每個晶體管MP101的漏極的布線N104 位于霍爾元件100—側(cè)，而連接到每個晶體管MPIOI的源極的電源端子 N101位于與霍爾元件IOO側(cè)相反的側(cè)。以類似的方式構(gòu)造晶體管MP102、 晶體管MN101和晶體管MN102。每個晶體管MP101形成于霍爾元件100的一側(cè)，并且每個晶體管 MP101的漏極都連接到形成于霍爾元件100 —側(cè)的端子ClOl。晶體管 MP102也形成于霍爾元件100的所述一側(cè)，并且每個晶體管MP102的漏 極都連接到形成于霍爾元件100所述一側(cè)的端子C102。每個晶體管 MN101都形成于霍爾元件100的與所述一側(cè)相對的另一側(cè)，并且每個晶 體管MN101的漏極都連接到形成于霍爾元件100的所述另一側(cè)的端子 C103。晶體管MN102也形成于霍爾元件100的所述另一側(cè)，并且每個晶 體管MN102的漏極都連接到形成于霍爾元件100的所述另一側(cè)的端子 C104。此外，在掩模設(shè)計(mask layout)方面，布線N103在被旋轉(zhuǎn)180度 時與布線N106的形狀完全相同。在掩模設(shè)計方面，布線N103與霍爾元 件100之間的位置關(guān)系和布線N106與霍爾元件100之間的位置關(guān)系完全 相同。在掩模設(shè)計方面，布線N104在當(dāng)被旋轉(zhuǎn)180度時與布線N105的 形狀完全相同。在掩模設(shè)計方面，布線N104與霍爾元件100之間的位置 關(guān)系和布線N105與霍爾元件100之間的位置關(guān)系完全相同。換言之，每 個晶體管MNlOl的漏極經(jīng)由布線連接到端子C103，在掩模設(shè)計方面， 該布線與旋轉(zhuǎn)180度后的、對每個晶體管MP101的漏極與端子C101進(jìn) 行連接的布線具有相同形狀。每個晶體管MN102的漏極經(jīng)由布線連接到 端子C104，在掩模設(shè)計方面，該布線與旋轉(zhuǎn)180度后的、對每個晶體管 MP102的漏極與端子C102進(jìn)行連接的布線具有相同形狀。以正方形或矩形形狀形成的霍爾元件100執(zhí)行磁電轉(zhuǎn)換，以檢測從 外界施加的磁體等的磁場的磁通量密度。邏輯電路輸出控制信號，該控 制信號用于對晶體管MPIOI、晶體管MP102、晶體管MN101和晶體管 MN102中的每一個進(jìn)行開/關(guān)控制以改變霍爾元件100中的電流路徑。晶 體管MPIOI、晶體管MP102、晶體管MNIOI和晶體管MN102中的每一 個都用于驅(qū)動霍爾元件100。釆樣電路包括開關(guān)電路(未示出)、放大器 (未示出)和電容器(未示出)，并且對端子CIOI與端子C103之間所產(chǎn) 生的電壓或端子C102與端子C104之間所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行采樣。接下來，對半導(dǎo)體磁性傳感器的操作進(jìn)行描述。圖3為控制信號的 時序圖。在這種情況下，邏輯電路向每個晶體管MPIOI輸出控制信號①2X， 向每個晶體管MP102輸出控制信號OlX，向每個晶體管MNIOI輸出控 制信號O 2，并向每個晶體管MN102輸出控制信號①1 。在第一定時，當(dāng)控制信號oi處于高電平而控制信號oix處于低電平時，晶體管MN102的每一個都導(dǎo)通，并且晶體管MP102的每一個也 都導(dǎo)通。結(jié)果，霍爾元件驅(qū)動電流1101從霍爾元件100的端子C102流 向霍爾元件100的端子C104。此時，在端子C101與端子C103之間產(chǎn)生 與霍爾元件驅(qū)動電流1101和磁場(從外界施加的并與霍爾元件100互連 的)的磁通量密度相對應(yīng)的霍爾電壓。然后，采樣電路對該霍爾電壓進(jìn) 行采樣。在第一定時，端子C102和端子C104都充當(dāng)提供電流的端子， 而端子C101與端子C103都充當(dāng)用于檢測電壓的端子。在這種情況下，如圖1所示，當(dāng)晶體管MP102的每一個都導(dǎo)通并且 電流I104流經(jīng)布線N103時，由于電流I104而在霍爾元件100中產(chǎn)生了 磁場BIOI。此后，當(dāng)霍爾元件驅(qū)動電流IIOI流動并且電流值大致與電流 1104相同的電流1105流經(jīng)布線N106時，由于電流1105而產(chǎn)生了其絕對
值大致與磁場B101的絕對值相同的磁場B102。磁場B102指向與磁場 B101的方向相反的方向。此外，在第二定時，當(dāng)控制信號①2處于高電平而控制信號02X處 于低電平時，晶體管MN101的每一個都導(dǎo)通，晶體管MP101的每一個 也都導(dǎo)通。結(jié)果，霍爾元件驅(qū)動電流從霍爾元件100的端子C101流向霍 爾元件100的端子C103。此時，在端子C102與端子C104之間產(chǎn)生了與 該霍爾元件驅(qū)動電流和該磁場(從外界施加的并與霍爾元件ioo互連的) 的磁通量密度相對應(yīng)的霍爾電壓。然后，采樣電路對該霍爾電壓進(jìn)行采 樣。在第二定時，端子C101和端子C103都充當(dāng)提供電流的端子，而端 子C102與端子C104都充當(dāng)用于檢測電壓的端子。在這種結(jié)構(gòu)中，晶體管MP102的柵極形成為梳狀，而流經(jīng)晶體管 MP102溝道的電流1103從晶體管MP102的源極或漏極以幾何對稱的方 式流經(jīng)溝道，該溝道形成在柵極的正下方。換言之，從源極或漏極流經(jīng) 位于一個柵極正下方的溝道的電流和流經(jīng)位于另一柵極正下方的溝道的 電流量相同而方向相反。結(jié)果，由從源極或漏極流經(jīng)位于一個柵極正下 方的溝道的電流所產(chǎn)生的、且與霍爾元件100互連的磁場被由流經(jīng)位于 另一柵極正下方的溝道的電流所產(chǎn)生的、且與霍爾元件100互連的磁場 所抵消。因此，該半導(dǎo)體磁性傳感器能準(zhǔn)確地檢測從外界施加的磁場的 磁通量密度。以類似方式構(gòu)造晶體管MPIOI、晶體管MN101和晶體管 MN102。此外，磁場B101的方向與磁場B102的方向相反，并具有與磁場 B102的絕對值相同的絕對值。因此，由流經(jīng)布線N103的電流I104所產(chǎn) 生的、且與霍爾元件100互連的磁場大致被由流經(jīng)布線N106的電流1105 所產(chǎn)生的、且與霍爾元件100互連的磁場所抵消。結(jié)果，該半導(dǎo)體磁性 傳感器能準(zhǔn)確地檢測從外界施加的磁場的磁通量密度。另外，與常規(guī)情況相比，對每個晶體管的漏極與霍爾元件100進(jìn)行 連接的布線變短，由此，因流經(jīng)該布線的電流而產(chǎn)生的磁場幾乎不與霍 爾元件100互連。因此，該半導(dǎo)體磁性傳感器能準(zhǔn)確地檢測從外界施加 的磁場的磁通量密度。
另外，電源端子N101或接地端子N102與霍爾元件100之間的距離 被晶體管固定。結(jié)果，因流經(jīng)電源端子N101或接地端子N102的電流而 產(chǎn)生的磁場幾乎不與霍爾元件100互連。因此，該半導(dǎo)體磁性傳感器能 準(zhǔn)確地檢測從外界施加的磁場的磁通量密度。另外，不同于常規(guī)情況，不存在途經(jīng)霍爾元件100附近的布線，從 而減少了半導(dǎo)體磁性傳感器的面積。注意，當(dāng)各個晶體管的溝道寬度被設(shè)定為較長時，每個晶體管的導(dǎo) 通電阻相應(yīng)地變小。為此，優(yōu)選的是，將晶體管MPIOI、晶體管MP102、 晶體管MNIOI和晶體管MN102的每一個的溝道寬度都設(shè)定為較長。另外，當(dāng)在連接到各個晶體管漏極的布線與霍爾元件IOO之間提供 空間以確保兩者間的距離時，使得因流經(jīng)該布線的電流而產(chǎn)生的磁場幾 乎不與霍爾元件100互連。為此，可以在兩者之間提供空間。另外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體磁性傳感器可以被應(yīng)用于這樣的磁性傳 感器IC，該磁性傳感器IC用于檢測從外界施加的磁場的磁通量密度，并 基于檢測結(jié)果來輸出信號。另外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體磁性傳感器可以被應(yīng)用于這樣的磁性傳 感器IC，該磁性傳感器IC用于檢測從外界施加的磁場的磁通量密度并基 于檢測結(jié)果來輸出模擬電壓。在這種情況下，在零磁場中輸出的模擬電 壓接近零電平，從而減少了輸出偏置電壓。另外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體磁性傳感器可以被應(yīng)用于這樣的磁性開 關(guān)IC，該磁性開關(guān)IC用于檢測從外界施加的磁場的磁通量密度，并將檢 測結(jié)果與閾值相比較，從而基于比較結(jié)果來輸出高電平信號或低電平信 號。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體磁性傳感器，其用于檢測從外界施加的磁場的磁通量密度，該半導(dǎo)體磁性傳感器包括霍爾元件，其用于執(zhí)行磁電轉(zhuǎn)換，該霍爾元件以正方形或矩形形狀形成；第一晶體管，其形成在所述霍爾元件的一側(cè)，用于驅(qū)動所述霍爾元件，該第一晶體管具有連接到第一端子的漏極，并具有連接到電源端子的源極，所述第一端子形成在所述霍爾元件的所述一側(cè)；第二晶體管，其形成在所述霍爾元件的所述一側(cè)，用于驅(qū)動所述霍爾元件，該第二晶體管具有連接到第二端子的漏極，并具有連接到所述電源端子的源極，所述第二端子形成在所述霍爾元件的所述一側(cè)；第三晶體管，其形成在所述霍爾元件的與所述一側(cè)相對的另一側(cè)，用于驅(qū)動所述霍爾元件，該第三晶體管具有連接到第三端子的漏極，并具有連接到接地端子的源極，所述第三端子形成在所述霍爾元件的所述另一側(cè)；第四晶體管，其形成在所述霍爾元件的所述另一側(cè)，用于驅(qū)動所述霍爾元件，該第四晶體管具有連接到第四端子的漏極，并具有連接到所述接地端子的源極，所述第四端子形成在所述霍爾元件的所述另一側(cè)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體磁性傳感器，其中 所述第三晶體管的漏極經(jīng)由第一布線連接到所述第三端子，在掩模設(shè)計方面，該第一布線與旋轉(zhuǎn)180度后的、對所述第一晶體管的漏極與 所述第一端子進(jìn)行連接的第二布線具有相同形狀；而且所述第四晶體管的漏極經(jīng)由第三布線連接到所述第四端子，在掩模 設(shè)計方面，該第三布線與旋轉(zhuǎn)180度后的、對所述第二晶體管的漏極與 所述第二端子進(jìn)行連接的第四布線具有相同形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體磁性傳感器。為了檢測從外界施加的磁場的磁通量密度，本發(fā)明的半導(dǎo)體磁性傳感器包括晶體管(MP101)，其形成在霍爾元件(100)一側(cè)，該晶體管(MP101)用于驅(qū)動所述霍爾元件(100)，并具有連接到形成在所述一側(cè)的端子(C101)上的漏極；晶體管(MP102)，其形成在霍爾元件(100)的所述一側(cè)，該晶體管(MP102)具有連接到形成在所述一側(cè)的端子(C102)上的漏極；晶體管(MN101)，其形成在與霍爾元件(100)的所述一側(cè)相對的另一側(cè)上，該晶體管(MN101)具有連接到形成在所述另一側(cè)的端子(C103)上的漏極；晶體管(MN102)，其形成在所述另一側(cè)，該晶體管(MN102)具有連接到形成在所述另一側(cè)的端子(C104)上的漏極。
文檔編號G01R33/06GK101210957SQ20071016054
公開日2008年7月2日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者挽地友生 申請人:精工電子有限公司