專利名稱：場效應磁傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的各個方面涉及磁傳感器，以及更具體地，涉及場效應磁傳感器。
背景技術：
磁傳感器在各種應用和工業(yè)中越來越重要。例如，通常在汽車應用中實現(xiàn)磁傳感器。無刷直流電機、角度傳感器(例如，與磁阻傳感器組合以用于360度的感測)、電流傳感器、發(fā)動機和變速器傳感器、磁停車傳感器、防抱死剎車系統(tǒng)(Anti-lock Braking System, ABS)傳感器和胎壓傳感器被廣泛用于現(xiàn)代車輛中。已將磁傳感器用于這些和其他應用中， 以用于改善舒適度和安全性。因為磁場容易穿透大多數(shù)的材料，所以磁傳感器在汽車應用中尤其有用。磁傳感器還對污垢和例如可能對光傳感器的適當操作而言是挑戰(zhàn)的其他條件非常地不敏感。檢測磁場強度和/或磁場方向的傳感器是基于各種不同物理機制和技術的。對于使用傳感器的具體實現(xiàn)，可以例如根據(jù)可檢測的磁場范圍和應用面積來選擇傳感器的類型，并且尺寸、構造、技術和功耗是附加選擇標準。例如，一些傳感器采用可以常規(guī)工業(yè)集成電路(IC)工藝來制造的雙極型晶體管和場效應晶體管。盡管在這些和其他應用及工業(yè)中十分有用，但是很多磁傳感器對于檢測小磁場或磁場中的小變化較為不敏感。這種特性可能限制磁傳感器的應用。

發(fā)明內(nèi)容
各種示例實施例涉及用于包括以上討論的多種器件和應用的場效應磁傳感器。根據(jù)示例實施例，場效應磁傳感器包括襯底中的第一和第二源極/漏極端子，襯底中的第三源極/漏極端子，以及第一和第二源極/漏極端子之間的溝道區(qū)，其中由漂移區(qū)來隔離溝道區(qū)。溝道區(qū)處于未偏置的狀態(tài)時抑制經(jīng)由漂移區(qū)的在第一和第二源極/漏極端子中的每個源極/漏極端子與第三源極/漏極端子之間的電流流動。與溝道區(qū)相鄰的柵極 (或獨立柵極)偏置溝道區(qū)，使得溝道區(qū)允許經(jīng)由漂移區(qū)的在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的每個源極/漏極端子之間的電流流動。傳感器對磁場作出響應， 以當處于偏置狀態(tài)時使得在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子之一之間傳送的電流量大于在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的另一個源極/漏極端子之間傳送的電流量。另一示例實施例涉及具有兩個η+端子和襯底中的η講電子庫(electron reservoir)端子的磁傳感器,每個η+端子包括半導體襯底中的η+摻雜區(qū)。兩個ρ講區(qū)位于 η+端子與η阱電子庫端子之間，每個ρ阱區(qū)抑制在η阱電子庫與η+端子之間的電流流動。 對于每個P阱區(qū)，P+阱接觸區(qū)位于襯底的上表面，并且與P阱區(qū)相連。輕η型摻雜材料在襯底中，并延伸至P阱區(qū)之間。柵極氧化物在襯底上方，并且在輕η型摻雜材料和每個ρ阱區(qū)的上部溝道區(qū)的上方，以及柵電極在柵極氧化物和溝道區(qū)的上方。柵電極被配置為響應于施加至柵電極的電壓來控制溝道區(qū)處的電荷密度，以在溝道區(qū)中創(chuàng)建反型層(inversionlayer)來使電流經(jīng)由輕η型摻雜材料在溝道區(qū)之間的一部分在η阱電子庫端子與η+端子之間流動。另一示例實施例涉及用于操作場效應磁傳感器的方法，所述場效應磁傳感器具有半導體襯底中的第一、第二和第三源極/漏極端子。處于導通狀態(tài)時，偏置與第一和第二源極/漏極區(qū)直接相鄰的溝道區(qū)，以在溝道區(qū)中創(chuàng)建反型層并且在第一和第二源極/漏極區(qū)中的每個源極/漏極區(qū)與溝道區(qū)之間的漂移區(qū)之間、以及經(jīng)由漂移區(qū)與第三源極/漏極端子傳送電流。電流流動對磁場作出響應，以使得在第三源極/漏極端子與第一和第二源極 /漏極端子之一之間傳送的電流量大于在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的另一個源極/漏極端子之間傳送的電流量。處于截止狀態(tài)時，溝道區(qū)被用于減弱第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極區(qū)中的每個源極/漏極之間的電流流動。在一些實現(xiàn)中，相對于第三端子選擇性地偏置第一和第二端子，以控制第三端子與第一和第二端子中每個端子之間的電流流動方向。


以上討論并非旨在描述本公開的每種實施例或每種實現(xiàn)。附圖和以下描述也是對各種實施例進行舉例說明?？紤]結(jié)合附圖的以下詳細描述，可以更完整地理解各種示例實施例，其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明示例實施例的場效應磁傳感器。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的針對場效應磁傳感器的作為所施加的柵極電壓的函數(shù)的漏極電流的曲線圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的針對場效應磁傳感器的作為所施加的柵極電壓的函數(shù)的場效應磁傳感器的端子之間的電流位移的曲線圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的作為所施加的柵極電壓的函數(shù)的場效應磁傳感器的靈敏度的曲線圖。圖5不出了根據(jù)本發(fā)明另一不例實施例的雙溝道NMOS傳感器。圖6不出了根據(jù)本發(fā)明另一不例實施例的雙溝道反轉(zhuǎn)NMOS傳感器。
具體實施例方式盡管本發(fā)明能夠適應各種修改和備選形式，但是已經(jīng)通過舉例在附圖中示出了本發(fā)明的具體細節(jié)，并且將對本發(fā)明的具體細節(jié)進行詳細的描述。然而，應該理解地是本發(fā)明不局限于特定實施例描述的發(fā)明。相反，本發(fā)明覆蓋落在包括權利要求所限定方面的本發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改、等價物和備選。此外，貫穿本文檔所使用的術語“示例”是說明性而非限制性的。本發(fā)明被認為是可應用于多種不同類型的磁傳感器以及與傳感器一起使用的相關設備和系統(tǒng)。盡管不必如此限制本發(fā)明，但是可以通過使用本上下文對示例的討論來理解本發(fā)明的各個方面。根據(jù)示例實施例，場效應磁傳感器包括兩個相應端子和第三端子，并且經(jīng)由針對每個相應端子的溝道區(qū)來在第三端子與每個相應端子之間傳送電流。溝道區(qū)位于相應端子之間，并且響應于通過柵極對溝道區(qū)提供的偏置來與相應端子傳送(例如，去向相應端子和/或來自相應端子的)電流。還通過漂移型區(qū)來分離溝道區(qū)，所述漂移型區(qū)一般獨立于柵極和通過柵極施加的任意偏置來傳送電流。傳感器將相應端子的相應電流流動限制在偏置溝道區(qū)中。在沒有磁場的情況下，經(jīng)由偏置溝道區(qū)在第三端子與每個相應端子之間流動的電流大致相等。在存在磁場的情況下，經(jīng)由偏置溝道區(qū)在第三端子與相應端子之一之間流動的電流大于在第三端子與相應端子中的另一端子之間流動的電流。可以(例如經(jīng)由至相應端子的接觸區(qū)來)感測并使用該差分電流，以檢測磁場的存在。在一些實現(xiàn)中，相應端子是漏極端子，而第三端子是源極端子。在其他實現(xiàn)中，相應端子是源極端子，而第三端子是漏極端子。在任一情形下，在存在磁場的情況下，針對每個相應端子，經(jīng)由偏置溝道區(qū)的電流流動將受到不同程度的影響。此外，可以通過(例如， 經(jīng)由與溝道電容性耦合的柵電極來)控制偏置的施加，來逐應用地調(diào)諧場效應磁傳感器的靈敏度?？梢愿鞣N方式中的一種或多種方式來實現(xiàn)如上所討論的第三端子。在一些實施例中，第三端子是半導體襯底中的掩埋端子，可以將所述掩埋端子實現(xiàn)為電子源(例如，深η 阱)。在其他實施例中，在兩個或多個端子之間分離第三端子，其中，所述兩個或多個端子相連或被配置為當不存在磁場時對每個相應端子提供合并的并且大致相等的電流。在一些實施例中，傳感器包括將相應端子與第三端子隔離的阱區(qū)和處于未偏置狀態(tài)的溝道之間的漂移區(qū)，其中阱區(qū)的由漂移區(qū)和相應的第一或第二端子定界的針對每個端子的部分形成的溝道區(qū)。當偏置漂移區(qū)與相應端子之間的阱區(qū)時，這部分阱區(qū)工作，以實現(xiàn)在漂移區(qū)與相應端子之間傳送電流的反型區(qū)，其中，漂移區(qū)還與第三端子電耦合。在其他實施例中，漂移區(qū)具有與相應端子相同的極性，摻雜阱區(qū)的極性與相應端子的極性相反。阱區(qū)將漂移區(qū)與相應端子隔離，并且當處于未偏置狀態(tài)時減弱或阻止經(jīng)由漂移區(qū)的在第三端子與相應端子之間的電流流動。當(經(jīng)由柵極)偏置溝道中的阱區(qū)時， 在漂移區(qū)與相應端子之間形成反型層以使電流流動。各種實施例涉及如上所討論的傳感器，其中，反型層和(在適當?shù)那闆r下)溝道區(qū)本身的尺寸受到限制，從而限制了在相應區(qū)與第三端子之間流動的電流量。在一些示例中， 由一個或多個柵電極來控制反型層(例如，以形成厚度小于大約IOOnm或小于大于20nm的薄反型層)，其中所述一個或多個柵極經(jīng)由溝道與柵極之間的電介質(zhì)材料來與溝道電容性耦合。在其他示例中，諸如以上討論的摻雜阱區(qū)之類的摻雜區(qū)被用于限制溝道區(qū)的尺寸及溝道區(qū)中流動的電流量。在其他示例中，配置和/或操作柵極和溝道區(qū)，以產(chǎn)生將去向/來自相應區(qū)的電流限制到限制值的反型層。在一些實施例中，設置每個溝道的物理結(jié)構以限制反型區(qū)。例如，可以在窄溝槽中形成溝道區(qū)，或者在finFET型器件的fin型區(qū)中形成溝道區(qū)，其中溝道延伸至襯底上方。在這種應用中，可以將對溝道區(qū)的偏置施加限制在溝道的一部分(例如，fin區(qū)的上部)，以響應于施加至溝道的偏置來限制溝道中形成的反型層的寬度?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖I示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的場效應磁傳感器100的截面。傳感器100包括第一端子110和第二端子112，以及處于垂直結(jié)構中的第一和第二端子下方的襯底130中的第三端子120。柵極140在柵電介質(zhì)材料142的上方，所述柵電介質(zhì)材料142將柵極與溝道區(qū)174和176以及漂移區(qū)161隔離。此外，盡管示出了在溝道區(qū)174和176上方延伸的連續(xù)柵極，但是可以將柵極140分離為在相應溝道區(qū)上方的獨立部件(例如，如以下所進一步討論的，不必須向在溝道之間的漂移區(qū)161提供偏置)。阱區(qū)170和172位于第一和第二端子110和112的下方，并且與第一端子和第二端子110和112相鄰，以抑制在端子110和120之間以及端子112和120之間的相應電流。 針對阱區(qū)170和172的相應高摻雜接觸區(qū)171和173被配置為根據(jù)施加至接觸區(qū)的電位來固定阱區(qū)的電位。阱區(qū)170和172的上部形成相應的溝道區(qū)174和176，所述溝道區(qū)174和 176處于未偏置狀態(tài)時如上一樣抑制電流。柵極140偏置溝道區(qū)174/176中與柵電介質(zhì)材料142相鄰的部分，以促進如虛線 111和113所示的端子110與120之間以及端子112與120之間的相應的電流流動。所述電流流動取決于所施加的電壓(例如，端子120處的電壓高于或低于端子110和112處的電壓)。偏置在阱區(qū)170和172的上部溝道區(qū)174和176中分別創(chuàng)建反型層。例如，柵極140 可以施加偏置，以與場效應晶體管相類似的方式來控制電介質(zhì)材料142與溝道區(qū)174/176 之間的氧化物/硅界面處的電荷密度。電流流過施主區(qū)160、區(qū)160中與溝道區(qū)174/176相鄰的漂移部分161以及在阱區(qū)170和172的溝道中且與柵電介質(zhì)層142相鄰的前述反型層?？梢栽O置施加至柵極140的偏置量，以控制每個溝道區(qū)174/176中的反型層的尺寸以及相應的傳感器100中的電流量。在一些實現(xiàn)中，傳感器100還包括控制器180，所述控制器180控制和/施加對柵極140的偏置。例如，還可以耦合控制器180以對相應的接觸區(qū)171和173施加電位，以及控制器180還可以與端子110和112耦合以從端子110和 112讀取輸出。示出了作為示例示出的具有極性區(qū)的傳感器100，以及可以利用交替區(qū)(例如，針對不同的載流子類型的交替P型和N型區(qū))來實現(xiàn)傳感器100。在這種應用中，端子110與 120之間以及端子112與120之間的電流流動可以是與通過虛線111和113所示出的方向相反的方向。此外，使用比所示出的所有部件要少的部件或者使用附加部件來實現(xiàn)一些實施例，例如，以上在圖I的描述之前描述的那些實施例，或者在本文任何其他地方(例如，權利要求中)描述的實施例。根據(jù)端子110和112是高η+摻雜的并且工作為漏極端子且端子120是工作為電流源端子(如電子庫一樣)的深η阱區(qū)的實施例，傳感器100如下工作。襯底130是P型襯底，并且電流通過輕摻雜η-施主層160在深η阱區(qū)120與漂移區(qū)161之間流動。阱區(qū) 170和172是處于未偏置狀態(tài)時減弱或阻止電子流抵達端子110和112的P阱區(qū)，并且阱區(qū)170和172還將這種電子流限制在溝道區(qū)174和176中鄰近柵電介質(zhì)層142的小反型層 (例如，10-30nm厚)中。接觸區(qū)171和173是重摻雜p+區(qū)，所述高摻雜P+區(qū)相應地形成針對阱區(qū)170和172的接觸區(qū)，以用于固定(設置)阱區(qū)的電位。在沒有磁場的情況下，從源極120注入的總電流在兩個漏極端子110和112之間大致平分，漏極端子110和112處的輸出電流的差分讀出(例如，經(jīng)由控制器180)將不揭示任何信號。由柵氧化物142、端子110或112和輕摻雜η-施主層160的η-漂移區(qū)161來對溝道區(qū)174和176定界。這些溝道區(qū)174/176是電子耗盡型的，并且不可以攜帶任何電流。在這種情形下，由漏極端子110/112、源極端子120和柵極140形成的整個晶體管是處于截止狀態(tài)的情形，并且在兩個漏極端子處沒有檢測到電流。當向柵極140施加足夠的電壓時，左方和右方的溝道區(qū)174和176變?yōu)榉葱偷?，并且將輕摻雜漂移區(qū)161與η+漏極端子110和112相連。在這種情形下，晶體管是處于導通狀態(tài)的情形，并且在相應的漏極端子處可以觀察到電流?？偟膶娏魅Q于器件的幾何形狀(例如，溝道長度。漏極至漏極的距離)和摻雜分布。在存在磁場以及當晶體管處于導通狀態(tài)時，載流子經(jīng)受到洛倫茲力，該洛倫茲力引起了載流子磁通朝向兩個漏極端子110和112之一的偏斜，磁場的方向與載流子磁通正交(例如，磁場與圖I中的圖平面垂直)。這種載流子磁通朝向兩個漏極端子110和112之一的偏斜引起了漏極端子之間的可檢測的電流位移(displacement)。電流及其偏移在晶體管處于截止狀態(tài)的情形時可以忽略不計，而當晶體管處于導通狀態(tài)的情形時增大，這允許通過施加至柵電極的電壓來開通和關斷傳感器。通過感測兩個漏極端子110和112處的電流差，可以檢測磁場強度值(例如，所述磁場強度值與電流111和113之間的差相對應)。傳感器110的靈敏度與電流位移、磁場和驅(qū)動場效應晶體管的總電流相關。更精確地，由如下等式給出傳感器的靈敏度
AT5=了^(等式 D
Is * D其中，Λ Id表示漏極端子110和112處的電流位移(111-113)，Is表示輸入源極電流，以及B表示施加的磁場的磁通密度。在一些實現(xiàn)中，將控制器180編程或配置為執(zhí)行計算，以輸出與以上等式I表示的傳感器靈敏度相對應的值。在本文所討論的這些和其他上下文中，可以通過使用諸如本文所描述的計算機處理器或其他邏輯電路之類的邏輯電路來實現(xiàn)控制器180。傳感器100被配置為利用在頂部η+接觸區(qū)(端子110，112)處施加的正電壓來工作，或者利用施加至本文所討論的端子120處的正電壓來工作，以有效地在端子之間互換源極/漏極功能，從而有效地互換經(jīng)由111、113所示的電子流方向。因此，在一些實施例中， 端子120是用作源極的深η阱，將電流或電壓源150可選地耦合在深η阱120層和GND端子之間。在其他實施例中，經(jīng)由一組電流測量部件來將端子110/112與正電壓相連，使得將電流從端子110/112導入至端子120。還可以將端子120實現(xiàn)為深η阱漏極(其中將電流源連接在正電源或偏置電壓與漏極之間)，并經(jīng)由一組電流測量部件將(源極)端子110/112 連接至GND端子，使得電流從漏極(120)導入源極(110/112)?？梢詧?zhí)行這些方法，以促進期望的偏移量校正。在一些實現(xiàn)中，控制器180被配置為如上所述的控制對端子110/112 和120的電壓偏置和/或電流源的施加?？梢哉{(diào)制和/或限制區(qū)160中如虛線111和113所示的載荷子垂直流動的部分的寬度。例如，可以通過對端子120施加適當極性的電壓或電流源來實現(xiàn)這種調(diào)制和/或限制。在一些實現(xiàn)中，可以通過經(jīng)由接觸區(qū)171和173將阱170和172相對于源極(例如，端子120)負偏置來控制區(qū)160中載荷子流動的垂直部分的寬度。盡管示出了一個器件，但是可以在公共傳感器裝置中實現(xiàn)兩個或多個這種器件 100。每個器件可以被定向為按照期望的方向來檢測磁場。例如，可以將兩個正交結(jié)構并入 X和Y方向來感測相應的磁場。可以各種方式設計、制造和測試如本文所描述的傳感器。在一些實現(xiàn)中，使用CMOS 技術來通過數(shù)字地提取用于磁傳感器仿真的摻雜分布來執(zhí)行仿真?？梢允褂镁殞ΨQ仿真網(wǎng)格(fine symmetric simulation mesh)來避免與數(shù)字仿真相關的不對稱,所述不對稱即使在沒有施加磁場的情況下也會導致漏極端子處非物理上的電流位移。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的針對場效應磁傳感器的作為所施加的柵極電壓的函數(shù)的漏極電流的曲線圖200。例如，可以使用諸如圖I所示的傳感器100之類的傳感器，通過在與氧化物/半導體平面相平行的方向施加20mT的磁場來獲得曲線圖200。 當柵極電壓足以反轉(zhuǎn)氧化物/硅界面的阱區(qū)(例如，174、176處的170、172)時，不能忽略不計的漏極電流開始流動，以及洛倫茲力的效應通過漏極端子(例如，110、112)處的電流位移顯現(xiàn)出來。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的針對場效應磁傳感器的作為所施加的柵極電壓的函數(shù)的場效應磁傳感器的端子之間的電流位移的曲線圖300。例如，可以通過使用諸如圖I所示的傳感器100之類的傳感器來獲得具有相應電流位移的曲線圖300。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的作為所施加的柵極電壓的函數(shù)的場效應磁傳感器的靈敏度的曲線圖400。例如，該靈敏度例如可適用于諸如圖I所示的傳感器 100之類的傳感器以及如上所描述的20mT的磁場。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的雙溝道NMOS傳感器500。例如，可以使用一個或多個上述手段實現(xiàn)傳感器500，其中包括結(jié)合圖I描述的手段，作為示例，利用相似的附圖標記來指示一些或所有相似部件(例如，540和140都是柵極)。在絕緣體上娃 (SOI)的結(jié)構中形成傳感器500，所述絕緣體上硅(SOI)的結(jié)構具有在掩埋絕緣體上方的硅區(qū)。傳感器500包括源極端子510和512，以及分離的漏極端子520A和520B。通過p 阱區(qū)570/572隔離源極端子510/512。多晶硅柵極540具有下部氧化層并且位于溝道區(qū)的上方，所述溝道區(qū)分別包括位于氧化層附近的上部P阱區(qū)。將針對P阱區(qū)570/572的接觸區(qū)571/573與相鄰接觸區(qū)隔離，并且所述接觸區(qū)571/573可用于對P阱區(qū)施加電位。柵極540被配置為將偏置電容性地耦合至P阱區(qū)570/572的由源極端子510/512 和輕摻雜η-施主層560的上部漂移區(qū)來定界的上部。該偏置在P阱區(qū)中柵極下方形成了反型層，并且該偏置允許在源極端子510/520與漏極端子520Α/520Β之間的經(jīng)由施主層560 的電流流動。所述電流流動對磁場作出響應，使得在漏極端子520Α/520Β處檢測到的差分值在沒有磁場的情況下大約是零，而在存在磁場的情況下是非零。圖6不出了根據(jù)本發(fā)明另一不例實施例的雙溝道反轉(zhuǎn)NMOS傳感器600。傳感器 600與傳感器500類似，具有在功能上互換的相應源極和漏極端子。具體地，端子610和612 是漏極端子，而端子620Α和620Β是源極端子(例如，相對于源極端子510/512，和漏極端子 520)。因此，對傳感器600的操作與如上使用圖5討論的操作類似，具有從漏極至源極的電流?？梢酝ㄟ^使用各種器件和方法來實現(xiàn)本文所描述的各種控制器和控制方法。例如，可以通過使用離散邏輯電路、全可編程電路和半可編程電路(比如，可編程邏輯陣列 (PLA)、專用處理器或被特殊編程的通用處理器)中的一個或多個實現(xiàn)邏輯和處理電路。這些和其他電路部件的組合也是可能的，并且這些和其他電路部件的組合在包括以上所討論的實施例的各種實施例的范圍之內(nèi)。例如，可以各種基于電路的形式(比如，通過對數(shù)據(jù)處理電路模塊的使用)來實現(xiàn)圖I中的控制器180。通過在高速可編程計算機/處理器電路或具有離散電路或半可編程電路的組合電路(例如，現(xiàn)場可編程門陣列、可編程邏輯器件/ 陣列)中的實現(xiàn)來舉例說明這些系統(tǒng)。 基于以上的討論和說明，本領域技術人員將容易認識到在不嚴格地遵循本文所示出和描述的示例實施例和應用的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改和改變。例如，源/漏組合的不同取向可能是與P型或η型襯底相關，其中所述ρ型或η型襯底具有與基于空穴或基于電子的摻雜相對應的電流。此外，可以其他結(jié)構實現(xiàn)如附圖中所示的垂直傳感器，以及可以在形狀上或構成上改變傳感器部件的順序/取向，以獲得相似的功能(例如，與電流流經(jīng)的小柵控溝道區(qū)的控制相關)。這種修改沒有背離保護本發(fā)明的真正精神和范圍，本發(fā)明的真正精神和范圍包括以下權利要求所述的精神和范圍。
權利要求
1.一種場效應磁傳感器,包括在半導體襯底中的第一、第二和第三源極/漏極端子；分別針對第一和第二源極/漏極端子中的每個源極/漏極端子的溝道區(qū)，所述溝道區(qū)被配置為處于未偏置的狀態(tài)時，抑制在第一和第二源極/漏極端子中的相應源極/漏極端子與第三源極/漏極端子之間的電流流動；漂移區(qū)，在襯底中，并隔離相應的溝道區(qū)；柵極，被配置為偏置溝道區(qū)以在相應的溝道區(qū)中創(chuàng)建反型層，所述反型層使在第三源極/漏極端子與相應的第一或第二源極/漏極端子之間的電流經(jīng)由漂移區(qū)流動；以及傳感器，所述傳感器對磁場作出響應，以當溝道區(qū)處于偏置狀態(tài)時，使得在第三源極/ 漏極端子與第一和第二源極/漏極端子之一之間傳送的電流量大于在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的另一個源極/漏極端子之間傳送的電流量。
2.如權利要求I的傳感器，還包括襯底中的第一摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)被配置和布置為將去向或來自第一源極/漏極端子的電流的流動限制為經(jīng)由反型層在第一源極/漏極端子與漂移區(qū)之間的電流流動，以及襯底中的第二摻雜區(qū)，所述第二摻雜區(qū)被配置和布置為將去向或來自第二源極/漏極端子的電流的流動限制為經(jīng)由反型層在第二源極/漏極端子與漂移區(qū)之間的電流流動。
3.如權利要求I的傳感器，由漂移區(qū)與第一和第二源極/漏極端子之一來為溝道區(qū)定界，所述溝道區(qū)被分別配置為處于未偏置狀態(tài)時，抑制在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子之間的電流流動，以及處于偏置狀態(tài)時，允許經(jīng)由面向柵極的反型區(qū)在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子之間的電流流動。
4.如權利要求3的傳感器，其中，每個溝道區(qū)是相應的較大阱區(qū)的一部分，每個較大阱區(qū)相應地延伸在第一和第二源極/漏極端子的下方和周圍，以將相應端子的電流流動限制在溝道區(qū)。
5.如權利要求3的傳感器，其中，每個溝道區(qū)是相應的較大阱區(qū)的一部分，每個較大阱區(qū)相應地延伸在第一和第二源極 /漏極端子的下方和周圍，以將相應端子的電流流動限制為流經(jīng)溝道區(qū)，每個較大阱區(qū)與高摻雜接觸區(qū)相連，所述高摻雜接觸區(qū)被配置為固定阱區(qū)的電位以減弱經(jīng)由阱區(qū)的電流流動，以及柵極以固定電位偏置溝道區(qū)，以創(chuàng)建反型層。
6.如權利要求I的傳感器，還包括輸出電路，所述輸出電路與第一和第二源極/漏極端子相連，并被配置為在沒有磁場的情況下，輸出來自第一和第二源極/漏極端子的大約是零的差分值，以及在存在磁場的情況下，輸出來自第一和第二源極/漏極端子的非零差分值。
7.如權利要求I的傳感器，其中，傳感器被配置為將第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中任一源極/漏極端子之間的電流流動限制為通過柵極在溝道區(qū)中創(chuàng)建的反型區(qū)的電流流動。
8.如權利要求I的傳感器，其中，第三源極/漏極端子包括兩個接觸區(qū)和在源極/漏極端子以及溝道區(qū)的下方的下層襯底區(qū)，其中所述兩個接觸區(qū)與第一和第二源極/漏極端子相鄰并電絕緣，并且在接觸區(qū)與溝道區(qū)之間的電流流過所述下層襯底區(qū)。
9.如權利要求I的傳感器，其中，在絕緣體上硅的襯底的掩埋絕緣體上的硅層中形成源極/漏極端子和溝道區(qū)，第三源極/漏極端子包括兩個接觸區(qū)，所述兩個接觸區(qū)與第一和第二源極/漏極端子相鄰并電絕緣，以及硅層被配置為經(jīng)由溝道區(qū)傳送在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的每個源極/漏極端子之間的電流。
10.如權利要求I的傳感器，其中，在絕緣體上硅的襯底的掩埋絕緣體上的硅層中形成源極/漏極端子和溝道區(qū)，第三源極/漏極端子包括從硅的上表面延伸至掩埋絕緣體的摻雜區(qū)，以及硅層被配置為經(jīng)由溝道區(qū)傳送在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的每個源極/漏極端子之間的電流。
11.如權利要求I的傳感器，其中，在絕緣體上硅的襯底的掩埋絕緣體上的硅層中形成源極/漏極端子和溝道區(qū)，第三源極/漏極端子包括從硅的上表面延伸至掩埋絕緣體的摻雜區(qū)，溝道區(qū)是相應的P阱區(qū)的一部分，所述P阱區(qū)還在相應的第一和第二源極/漏極端子的下方、以及硅層的位于P阱區(qū)與掩埋絕緣體之間的部分的上方延伸，以及硅層被配置為經(jīng)由在P阱區(qū)的下方以及在P阱區(qū)之間延伸的電流路徑以及溝道區(qū)中的反型層來傳送在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的每個源極/漏極端子之間的電流。
12.如權利要求I的傳感器，其中第一和第二源極/漏極端子是漏極區(qū)，而第三源極/ 漏極端子是源極區(qū)。
13.如權利要求I的傳感器，其中第一和第二源極/漏極端子是源極區(qū)，而第三源極/ 漏極端子是漏極區(qū)。
14.如權利要求I的傳感器，其中，傳感器被配置為通過使電流在漂移區(qū)的在溝道區(qū)之間延伸的部分流動來使電流在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的每個源極/漏極端子之間流動，以及至少一個端子被配置和布置為響應于施加至所述至少一個端子的偏置來調(diào)制漂移區(qū)中電流流經(jīng)部分的寬度。
15.如權利要求I的傳感器，還包括控制器，所述控制器被配置為對柵極施加電壓，以控制柵極來偏置溝道區(qū)，以創(chuàng)建反型層。
16.如權利要求I的傳感器，其中第一、第二和第三端子被配置為響應于第三端子處的電壓大于第一和第二端子處的電壓，使電流從第三端子向第一和第二端子中的每個端子流動，以及響應于第三端子處的電壓小于第一和第二端子處的電壓，使電流從第一和第二端子中的每個端子向第三端子流動。
17.—種磁傳感器,包括兩個η+端子，每個η+端子包括半導體襯底中的η+摻雜區(qū)；襯底中的η阱電子庫端子；兩個P阱區(qū)，在η+端子與η阱電子庫端子之間，每個P阱區(qū)被配置為抑制在η阱電子庫與η+端子之間的電流流動；分別針對每個P阱區(qū)的P+阱接觸區(qū)，位于襯底上表面并與相應的P阱區(qū)連接；輕η型慘雜材料,在襯底中并在P講區(qū)之間延伸；柵極氧化物，在襯底上并且位于輕η型摻雜材料和每個P阱區(qū)的上部溝道區(qū)的上方；以及柵電極，在柵極氧化物和溝道區(qū)的上方，柵電極被配置為響應于施加至柵電極的電壓來控制溝道區(qū)處的電荷密度，以在溝道區(qū)中創(chuàng)建反型層來使在η阱電子庫端子與η+端子之間的電流經(jīng)由輕η型摻雜材料在溝道區(qū)之間的部分流動。
18.—種用于操作場效應磁傳感器的方法,所述場效應磁傳感器具有半導體襯底中的第一、第二和第三源極/漏極端子，所述方法包括處于導通狀態(tài)時，偏置與第一和第二源極/漏極區(qū)直接相鄰的溝道區(qū)，以在溝道區(qū)中創(chuàng)建反型層，并傳送在第一和第二源極/漏極區(qū)中的每個源極/漏極區(qū)與位于溝道區(qū)之間的漂移區(qū)之間以及漂移區(qū)與第三源極/漏極端子之間的電流，電流流動對磁場作出響應，以使得在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子之一之間傳送的電流量大于在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的另一個源極/漏極端子之間傳送的電流量；以及處于截止狀態(tài)時，使用溝道區(qū)來減弱第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極區(qū)中的每個源極/漏極區(qū)之間的電流流動。
19.如權利要求18的方法，還包括對至少一個端子施加偏置，以調(diào)制漂移區(qū)中的電流路徑的寬度，從而將漂移區(qū)中的電流流動限制到所述電流路徑。
20.如權利要求18的方法，還包括相對于第三端子選擇性地偏置第一和第二端子，以控制第三端子與第一和第二端子中每個端子之間的電流流動方向。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的場效應磁傳感器促進了高靈敏的磁場檢測。根據(jù)一個或多個示例實施例，通過使用針對第一和第二端子中的每個端子的獨立溝道區(qū)中的反型層來控制在第一和第二源極/漏極端子與第三源極/漏極端子之間的相應的電流流動。響應于磁場，使得在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子之一之間傳送的電流量大于在第三源極/漏極端子與第一和第二源極/漏極端子中的另一個源極/漏極端子之間傳送的電流量。
文檔編號G01R33/02GK102608547SQ20111042950
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權日2010年12月21日
發(fā)明者吉爾貝托·庫拉托拉, 安科·黑林格, 維克多·齊倫 申請人:Nxp股份有限公司