特許 5969613 ホールセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5969613

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】ホールセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/07 20060101AFI20160804BHJP

   H01L 43/06 20060101ALI20160804BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/06 H

   H01L43/06 Z

【請求項の数】19

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2014-532296(P2014-532296)

(86)(22)【出願日】2012年8月28日

(65)【公表番号】特表2014-529081(P2014-529081A)

(43)【公表日】2014年10月30日

(86)【国際出願番号】EP2012066697

(87)【国際公開番号】WO2013053534

(87)【国際公開日】20130418

【審査請求日】2014年4月1日

(31)【優先権主張番号】102011115566.3

(32)【優先日】2011年10月10日

(33)【優先権主張国】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】505325040

【氏名又は名称】アーエムエス アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ａｍｓ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100098914

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 伸行

(72)【発明者】

【氏名】レーラー， ゲオルグ

【審査官】 中村 説志

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−１５４２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６４０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２５２５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５０８９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０２９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００４６２８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２３３６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０１１５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２６０３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５１５８２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ３３／０７

Ｈ０１Ｌ４３／０６

Ｇ０１Ｄ ５／１２−２５２

Ｇ０１Ｂ ７／００−３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも３個のホールセンサ素子（１，２，．．．，９４）を有するホールセンサにおいて、前記ホールセンサを１個のセンサとして接続するための少なくとも３個のセンサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）を有し、前記少なくとも３個のホールセンサ素子（１，２，．．．，９４）は、少なくとも３個の素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）をそれぞれ有し２次元以上の構造で回路接続グリッドに回路接続されているホールセンサであって、
前記ホールセンサは、
前記少なくとも３個のホールセンサ素子（１，２，．．．，９４）が、前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）を介して、１個のホールセンサのように接続されることができ、
それぞれの前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）は、ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の少なくとも１つと、その素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）で接続され、
各々のホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の少なくとも１つの素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）は、それぞれ前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）と接続されておらず、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)は、画定された面形状の内側に配設されており、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)で前記面形状の外縁部と接するように配設されていないホールセンサ素子は、その素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）全てでそれぞれ丁度隣接するホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）と接続されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項2】

請求項１に記載のホールセンサにおいて、
前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）のそれぞれ２つのセンサ接続端子の可能な組み合わせにおいて、少なくとも１つの信号路が前記２つのセンサ接続端子の間に形成され、ここで前記信号路に接続されているホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の数は、前記ホールセンサのホールセンサ素子の数より小さいことを特徴とするホールセンサ。

【請求項3】

請求項１または２に記載のホールセンサにおいて、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の少なくとも２つのホールセンサ素子の、前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）と接続されていない少なくとも１つの素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）は、丁度他のもう１つの、前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）の１つと接続されていないホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の素子接続端子と接続されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
前記面形状は、少なくとも１つの対称性関係と、矩形、正方形、十字形、円形、偶数多角形、六角形または八角形の内の１つの形状を有することを特徴とするホールセンサ。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)で前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）と接続されているホールセンサ素子は、それぞれ前記面形状の外縁部と接するように配設されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)で前記面形状の外縁部と接するように配設されていないホールセンサ素子は、個々の前記素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）でそれぞれ異なる隣接するホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)と接続されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）の１つから前記素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）の１つへのそれぞれ少なくとも１つの接続は固定された接続であることを特徴とするホールセンサ。

【請求項8】

請求項７に記載のホールセンサにおいて、
前記固定された接続に加えて、前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）は、それぞれ前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の少なくとも他のもう１つとの、その素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）での断接可能な接続を備えることを特徴とするホールセンサ。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)のそれぞれは、少なくとも４個の素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を備え、前記４個の素子接続端子は、第１の素子接続端子対（Ａ，Ｃ）および第２の素子接続端子対（Ｂ，Ｄ）で構成され、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の少なくとも一部では、
１つのホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の前記第１の素子接続端子対の素子接続端子の１つが、他のもう１つの隣接するホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の前記第２の素子接続端子対の素子接続端子の１つと接続されており、
当該ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の第２の素子接続端子対の素子接続端子の１つが、前記他のもう１つの隣接するホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の第１の素子接続端子対の素子接続端子の１つと接続されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項10】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)は、同様に形成され、それぞれ少なくとも４個の素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を備え、前記４個の素子接続端子は、第１の素子接続端子対（Ａ，Ｃ）および少なくとも１つの第２の素子接続端子対（Ｂ，Ｄ）によって形成されており、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の少なくとも一部では、
１つのホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の前記第１の素子接続端子対の第１の素子接続端子が、他のもう１つの、隣接するホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の前記第１の素子接続端子対の第２の素子接続端子と接続されており、
当該ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の第２の素子接続端子対の第１の素子接続端子は、他のもう１つの、隣接するホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の第２の素子接続端子対の第２の素子接続端子と接続されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項11】

請求項１０に記載のホールセンサにおいて、
全てのホールセンサ素子（１，２，．．．，９４）は、第１および第２の素子接続端子対の配向に関して、少なくとも部分的に互いにずれた向きを備えていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項12】

請求項１０に記載のホールセンサにおいて、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４）は、前記第１および第２の素子接続端子対の配向に関して、少なくとも部分的に互いにずれた向きを備えていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項13】

請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)は、横方向のホールセンサ素子を用いて形成されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項14】

請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)は、縦方向のホールセンサ素子を用いて形成されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項15】

請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
少なくとも４個の同様に構成されたホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)を有し、当該ホールセンサ素子はそれぞれ第１，第２，第３および第４の素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）を備え、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の４個からなる少なくとも１つのグループにおいて、当該グループの第１のホールセンサ素子の第１の素子接続端子と、当該グループの第２のホールセンサ素子の第２の素子接続端子と、当該グループの第３のホールセンサ素子の第３の素子接続端子と、当該グループの第４のホールセンサ素子の第４の素子接続端子とで、１つのまとまった接続体が形成されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項16】

請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のホールセンサにおいて、
少なくとも４個の同様に構成されたホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)を有し、当該ホールセンサ素子はそれぞれ第１，第２，第３および第４の素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を備え、前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)の４個からなる少なくとも１つのグループにおいて、
当該グループのホールセンサ素子のそれぞれの第１の素子接続端子のまとまった接続体が形成されているか、あるいは、
当該グループの第１のホールセンサ素子の第１の素子接続端子と、当該グループの第２のホールセンサ素子の第３の素子接続端子と、当該グループの第３のホールセンサ素子の第１の素子接続端子と、および当該グループの第４のホールセンサ素子の第３の素子接続端子とで、１つのまとまった接続体が形成されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項17】

請求項１乃至１４のいずれか1項に記載のホールセンサにおいて、
少なくとも４個のホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)を有し、当該ホールセンサ素子はそれぞれ少なくとも３個の素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）を備え、第１，第２，第３，および第４のセンサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）を有し，
前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄ）の２つはそれぞれ第１および第２のセンサ接続端子対を形成し、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)は、点対称の回路接続を用いて、前記第１のセンサ接続端子対のセンサ接続端子間の電気的特性と、前記第２のセンサ接続端子対のセンサ接続端子間の電気的特性とが同一となるように回路接続されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項18】

請求項１乃至１４のいずれか1項に記載のホールセンサにおいて、
少なくとも３個のホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)を有し、当該ホールセンサ素子はそれぞれ少なくとも３個の素子接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ）を備え、第１，第２，および第３のセンサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ）を有し，
前記センサ接続端子（ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ）の２つからなる組み合わせは、それぞれ第１，第２および第３のセンサ接続端子対を形成し、
前記ホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)は、点対称の回路接続を用いて、前記第１，第２および第３のセンサ接続端子対のセンサ接続端子間の電気的特性が同一となるように回路接続されていることを特徴とするホールセンサ。

【請求項19】

請求項１乃至１８のいずれか1項に記載のホールセンサにおいて、
それぞれのホールセンサ素子（１，２，．．．，９４)は、丁度１つホールセンサ素子または複数の回路接続されたホールセンサ素子の組み合わせを備えることを特徴とするホールセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体基板に配設された複数のホールセンサ素子を有するホールセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

米国の物理学者エドウィン・ハーバート・ホール（１８５５−１９３８）に因んで命名されたホール効果は、電流に垂直な磁場が存在するときに現れる。磁場はここで、磁場の方向および電流が流れる方向に垂直な方向に、ホール電圧と称される電位差を発生する。このホール電圧を測定することにより、関与する磁場成分の大きさを決定することができる。

【0003】

ホール電圧を測定するために提供されるホールセンサは、半導体デバイスとして実現することができる。この半導体デバイスには、たとえばＣＭＯＳプロセスに基づいて製造することができる評価回路を組み込むことができる。駆動電流が流れ、ホール効果が現れる活性領域の平面が、半導体の上面と同一平面上に配設されていると、ホール電圧を測定することができる。このホール電圧は、上面に垂直な方向の磁場の成分によって引き起こされる。この活性領域の面が上面に垂直な場合、すなわち半導体内部で垂直に配置されている場合、上面に平行な方向の磁場成分によって引き起こされるホール電圧を測定することができる。

【0004】

ホールセンサ半導体デバイスにおいては、達成可能な感度は、用いられる半導体物質における電荷キャリアの移動度で制限されている。シリコンでは、ホールセンサの最大の感度は、磁場強度と駆動電圧の関数であるホール電圧の大きさで計られ、おおよそ０．１Ｖ／Ｔである。他の半導体物質でさらに大きな電荷キャリア移動度を呈するものがあるが、ホールセンサを駆動電子回路および評価電子回路と共に組み込むには向いていない。

【0005】

ホールセンサは、一般的に無視できないオフセット電圧を有する。このようなオフセット電圧は、外部磁場がこのホールセンサに印加されていないと、ホールセンサの２つの接続端子間で測定可能である。

【0006】

Ｒ．Ｓ．Ｐｏｐｏｖｉｃの教科書「ホール効果デバイス」、第２版、Institute of Physics Publishing, Bristol und Philadelphia 2004、には、２８２頁〜２８６頁の５．６．３節に、オフセット電圧が低減され得る方法が記載されている。ここには、回転駆動電流（rotierenden Betriebsstrome；スピン電流技術、Spinning-Current-Technik）およびペアリングの方法も記載されている。

【0007】

この方法を利用した時に残留しているオフセット電圧は、残留オフセット電圧（Restoffset-Spannung,、英語表記residual offset voltage）と呼ばれている。このホールセンサの感度に関連するものとして、上記の方法では、地球磁場から生じる電圧より大きいオフセット電圧が残っていた。このオフセット電圧は、これに対応してホールセンサの確度を制限している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで本発明の課題は、高い感度を有し、小さなオフセット電圧を備えたホールセンサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題は、独立請求項に記載の発明により解決される。変形例および実施例は、従属請求項に示されている。

【0010】

たとえば、ホールセンサには、好ましくは同様に実装されたホールセンサ素子が半導体基板に３つ以上設けられ、それぞれのホールセンサ素子の内部接続端子は互いに接続され、またホールセンサの外部の接続端子と接続されている。しかしながら、ホールセンサ素子の全ての内部接続端子が外側に、すなわちホールセンサの外部接続端子に導かれているわけではなく、むしろある場合は、この内部接続端子は部分的に個々のホールセンサ素子間でのみ接続されている。外部接続端子の少なくとも３つを介して、一般的なホールセンサ同様、このホールセンサは接続され、駆動される。したがってホールセンサ素子の数と配置は、外部に対しては考慮する必要が無いようにできる。

【0011】

これらの内部接続端子は、素子接続端子（Elementanschlusse）と呼ぶことができ、これに対し外部接続端子はセンサ接続端子（Sensoranschlusse）と呼ぶことができる。

【0012】

たとえばこれらのセンサ接続端子の２つは、電源電流のような、ホールセンサの電源信号の導入に用いられ、これに対し少なくとも１つの他のセンサ接続端子は、測定電圧のような、測定信号の取得に用いられる。特にホールセンサ素子の素子接続端子は、通常は外部から直接接続されるものではなく、それぞれのセンサ接続端子を介してのみ接続される。換言すれば、これらの素子接続端子は、これらを介して電源電流のような電源信号をホールセンサに導入するものではない。ホールセンサ素子の個々の素子接続端子が外部への接続端子に導かれている場合には、これらの接続端子は単にセンサ接続端子として理解され、ホールセンサが動作中では、とりわけ測定動作でのある動作時間では、これらの素子接続端子はホールセンサの接続に必要でありまた使用されるものである。しかしながら、外部に導出された素子接続端子が内部での目的、たとえばホールセンサでの測定に用いられる場合、このような接続端子は、ホールセンサの追加の補助接続端子として見做される。

【0013】

これらのセンサ接続端子は、互いに接続されたホールセンサ素子の複数個がこれらのセンサ接続端子を介して個別のホールセンサのように接続可能となるような機能を有する。以上のようにセンサ接続端子は、適宜外部に導出される素子接続端子と異なっている。とりわけこれらのセンサ接続端子は、ホールセンサの動作における接続のために設けられている。

【0014】

複数のホールセンサ素子を設けることによって、またこれらを適宜回路接続することによって、改善された確度での残留オフセット電圧を低減することができる。この効果は、たとえばホールセンサ素子を回路接続することによって、センサ接続端子に印加された駆動電圧が複数のホールセンサ素子に分散されるので、個々のセンサ素子での電界が低減されるからである。

【0015】

同様なホールセンサ素子とは、少なくともこれらが部分的に同じ特性を有していることを意味する。たとえばこれらのホールセンサ素子は、同数の素子接続端子を備え、および／または同じ幾何学的寸法を有している。ホールセンサ素子は互いに接続されるが、様々な実施形態ではこの接続は異なってよい。

【0016】

１つの実施形態では、ホールセンサは少なくとも３つのホールセンサ素子を含み、特にこれらのホールセンサ素子はそれぞれ少なくとも３つの素子接続端子を備えた同様のホールセンサ素子であり、グリッド特に回路グリッドであって、２次元以上の構造で接続され、またホールセンサの接続のために少なくとも３つのセンサ接続端子を備えている。それぞれのセンサ接続端子は、少なくとも１つのホールセンサ素子とその素子接続端子で接続されている。

【0017】

このグリッドによって、２次元あるいは多次元のホールセンサ素子の回路接続を行うことができる。さらに、このグリッドにより、たとえばアレイ状の回路接続が形成される。換言すれば、グリッド状に接続されたホールセンサ素子は、少なくとも１つの面に広がっている。

【0018】

たとえば、複数のホールセンサ素子は、１つのＮ×Ｍグリッドあるいはアレイに配設され、この際Ｎは１より大きく、Ｍは１より大きい。ＭとＮは同じであっても異なっていてもよい。たとえなＮおよびＭは２を基底とする指数である。３つのホールセンサ素子の場合は、２×２のグリッドで、１つのグリッド位置が占有されていないような、隅部の位置となるように回路接続する。このグリッドは、たとえば８×８、１６×１６、３２×３２または対応した数のホールセンサ素子を有するより大きなグリッドである。ホールセンサ素子の数が多いほど、オフセット電圧あるいは残留オフセット電圧をより低減することができる。このグリッドは、完全に埋まっていなくともよく、個々のグリッドノードは空いていてもよい。これに対応して、正方形状でなく、たとえば円状または十字形状または多角形状の回路接続グリッドを形成してもよい。グリッド状の回路接続によって、ホールセンサ素子の２次元または多次元の回路接続が得られる。

【0019】

このグリッドにおいて個々のホールセンサ素子は、幾つかの実施形態では、グリッドの１つ以上の行または列が隣接する行または列と重なり合うように、ただしこれらのホールセンサ素子が対向せざるを得ないことのないように配設される。たとえば、これらのホールセンサ素子は蜂の巣形状のグリッド構造で接続される。

【0020】

１つの実施形態では、このグリッドは２次元以上の行列である。１次元行列は、たとえば複数のセンサ素子の単なる直列回路で実現することができる。

【0021】

このグリッドでは、たとえばそれぞれのホールセンサ素子は、２次元または多次元の座標、たとえば座標の組（Koordinatenpaar）で表される。

【0022】

たとえば、１つの実施形態では、ホールセンサは、特に同様のホールセンサ素子である少なくとも３つのホールセンサ素子は、それぞれの２つのセンサ接続端子が、これらの接続端子の間に少なくとも１つの信号路を形成し、この信号路では、この信号路に接続されているホールセンサ素子の数が、このホールセンサのホールセンサ素子総数より小さくなるように接続される。

【0023】

これにより、ホールセンサ素子が２つのセンサ接続端子と接続されるが、この２つの接続が異なるホールセンサ素子で行うことが可能である。さらに、それぞれのセンサ接続端子は、複数のホールセンサ素子と接続されることができる。このように、センサ接続端子に対するホールセンサ素子の純粋な並列接続あるいは純粋な直列接続は行われない。

【0024】

ホールセンサの任意のセンサ接続端子から、このホールセンサの他の任意のセンサ接続端子への接続は、様々なホールセンサ素子の回路接続により原理的に複数の信号路が存在し、この信号路は定まった数のホールセンサ素子を経由する。本発明によるホールセンサのホールセンサ素子は、この際グリッド形状またはアレイ形状の回路接続を呈するように接続される。
特にこれらのホールセンサ素子も純粋な直列回路には配列されない。これにより、本発明によるホールセンサでは、常に少なくとも１つの信号路が存在し、この信号路はある数のホールセンサ素子を介して２つのセンサ接続端子をせつぞくし、この数はこのホールセンサのホールセンサ素子総数より小さい。もし複数のホールセンサ素子が機能的に単一のホールセンサ素子となるように相互接続されている場合、これはこのホールセンサで接続されているものであり、それぞれの信号路がこの単一のホールセンサ素子のみを通ることになる。ただしこの単一のホールセンサ素子の一部分を通過するのではない。たとえば、２つの完全に並列接続されたホールセンサ素子は単一のホールセンサ素子となる。

【0025】

センサ接続端子は、たとえば一対で用いられ、この一対および他のもう１つの一対で測定信号を取得するために用いられる。上記の回路接続に対応して、電源信号および測定信号はそれぞれ複数のホールセンサ素子を通過し、これにより残留オフセット電圧が低減される。

【0026】

様々な実施形態では、少なくとも２つまたは全てのホールセンサ素子において、センサ接続端子と接続されていない少なくとも１つの素子接続端子は、他のもう１つの、とりわけ隣接したホールセンサ素子と、丁度その、センサ接続端子に接続されていない素子接続端子で接続されている。これはとりわけそれぞれ、ホールセンサの定められた動作時刻に対して成り立ち、ここではこのホールセンサは定められたセンサ接続端子に接続されている。

【0027】

１つの実施形態では、このホールセンサは、多くとも２つの素子接続端子は、それぞれセンサ接続端子の１つと接続されている。これにより、このホールセンサに含まれるホールセンサ素子の数に応じて、ホールセンサ素子がセンサ接続端子に全く接続されないか、または丁度１つの素子接続端子から１つのセンサ接続端子へ接続されるか、または丁度１つのホールセンサの２つの異なる素子接続端子から２つの異なるセンサ接続端子へ接続される。特にホールセンサ素子の数が多い場合には、たとえば内側にあるホールセンサ素子はセンサ接続端子に接続されておらず、外側にあるホールセンサ素子のみがセンサ接続端子と接続されている。様々なホールセンサ素子の構成に関係して、たとえばホールセンサ素子の素子接続端子はそれぞれ、外側の辺の中央に位置するセンサ接続端子と接続される。小規模の構成では、隅部あるいは２つのセンサ接続端子の間の移行部にあるホールセンサ素子は、２つのセンサ接続端子にも接続することができる。

【0028】

いくつかの好ましい実施形態では、全てのホールセンサ素子において、少なくとも１つの素子接続端子は、センサ接続端子でなく、単に他の１つの、とりわけ隣接するホールセンサ素子の素子接続端子と接続されている。これに対応して、たとえば、全てのホールセンサ素子において、センサ接続端子に接続されていない少なくとも１つの素子接続端子は、丁度隣接している、センサ接続端子に接続されていないホールセンサ素子の素子接続端子と接続されている。これにより、このホールセンサ素子の回路接続は、ホールセンサの残留オフセット電圧が低減される結果となるように改善される。

【0029】

様々な実施形態では、これらのホールセンサ素子は、画定された面形状内に配設され、たとえばそれぞれ２つのホールセンサ素子が互いに平行および／または離間して配設される。たとえば、様々なホールセンサ素子によって、この面に同様なパターンが生成される。これに対応して、オフセット電圧あるいは残留オフセット電圧に対して好ましい特性が得られるように、これらのホールセンサ素子は、同じ向きまたは所定に回転した向きで規定されて配設される。ホールセンサ素子の向きは、たとえばこの素子をを通る電流方向または幾何学的構造または半導体ウェル（Halbleiterwanne）の特殊な構造によって定められる。

【0030】

これらのホールセンサ素子が配設されている面形状は、たとえば少なくとも１つの対称関係、たとえば軸対称または点対称を有している。さらに、この面は、特に対称的形状を備えており、たとえば長方形、正方形、十字形、円形または偶数多角形、たとえば六角形または八角形、である。たとえば半導体基板の上に画定される面をできる限り有効に利用できるようにするため、ホールセンサ素子の形状および大きさはホールセンサの面の形状に合わせられる。たとえば、この面が領域に分割されていると、これらのそれぞれにおいてその形状に合わせてホールセンサ素子が配設される。

【0031】

個々のホールセンサ素子、とりわけ非常に多くのホールセンサ素子の場合にこの面の縁部ではみ出すものは、巨視的にはこの面に含まれるものとみなす。これに対応して、様々な実施形態では、面の厳密な対称性は維持されなくともよい。実質的には、この面あるいはこの面を部分領域に分割した部分がこれらのホールセンサ素子の回路接続様式を規定し、様々な実施形態で、この面は回路接続面と見做すことができ、ホールセンサ素子の実際の位置は、この面の寸法には依存しない。

【0032】

様々な実施形態で、センサ接続端子と接続されたこれらのホールセンサ素子は、それぞれこの面の外縁部に接して配設されている。さらに、様々な実施形態では、この面に配設されたセンサ素子で、この面の外縁部に接していないものは、好ましくはその全ての素子接続端子がそれぞれまさに隣接するホールセンサ素子の素子接続端子と接続されている。

【0033】

これに対応して、ホールセンサのこれらのホールセンサ素子は、接続されたグリッドを形成し、とりわけそれぞれのホールセンサ素子の特性を利用し、また外向きに接続されて単一の大きなホールセンサのようになる。この面の外縁部に接していないホールセンサ素子は、好ましくは、個々の素子接続端子でそれぞれ異なる隣接するホールセンサ素子と接続される。これに対応して、このようなホールセンサ素子のそれぞれの素子接続端子は、他の隣接するホールセンサ素子と接続される。

【0034】

外側に向かって、すなわちホールセンサのセンサ接続端子に、個々のホールセンサ、とりわけこの面の縁部に接して配設されたホールセンサが接続される。センサ接続端子の１つに接続されるホールセンサ素子の数は、様々な実施形態で変更して構成することができ、この際それぞれのセンサ接続端子から、少なくとも１つのホールセンサ素子への接続が形成される。

【0035】

様々な実施形態では、この際１つのセンサ接続端子から１つの素子接続端子への少なくとも１つの接続は、たとえば固定された配線または半導体基板に固定されたカップラ（Koppelung)による固定された接続である。これに対応してそれぞれのセンサ接続端子には、１つ以上のホールセンサ素子がこのセンサ接続端子と固定接続されている。

【0036】

さらに、この固定接続に加えて、センサ接続端子はそれぞれ、少なくとも１つの他のホールセンサ素子への断接可能な接続を、少なくとも１つ備える。好ましくは、このようなホールセンサ素子へのこのような断接可能な接続が形成されて、ホールセンサ素子に隣接して配設され、このホールセンサ素子もまた同様に、その接続が固定であるかあるいは断接されるかに関わらず、そのセンサ接続端子に接続される。

【0037】

１つのセンサ接続端子に接続されるホールセンサ素子の数が多いほど、このホールセンサ全体として、その入力抵抗は小さくなる。これに対して、より少ないホールセンサ素子数を有するホールセンサほど、その入力抵抗は増加する。ホールセンサのこの特性は、ホールセンサの動作に利用することができ、あるいは所定のアプリケーションに合わせたホールセンサの仕様に利用することができる。このため、所定の入力抵抗を有するホールセンサを作製することができる。さらに、この断接可能な接続によって、動作中のホールセンサの入力抵抗を変更することも可能である。たとえば、ホールセンサを用いている構成の休止モードあるいはスタンバイモードにおいては、ホールセンサの高抵抗接続構成に設定され、これは低電流とありかつこれによって低消費電力となるように作用する。この休止モードでのホールセンサの正確さはあまり重要な意味を持つものでないが、好ましくは大きな値の測定に対する要求を満たすものである。通常の動作モードでは、たとえば高い確度が要求され、このホールセンサは低抵抗接続構成で動作される。さらに、たとえば断接可能な接続によって、多くのホールセンサ素子がセンサ接続端子に接続される。

【0038】

全体としてこのホールセンサを形成するこれらのホールセンサ素子は、それ自体は横方向のホールセンサであり、このホールセンサの表面に垂直な磁場を測定し、また、しかしながら縦方向のホールセンサはこのホールセンサの表面に平行な磁場を測定する。複数の横方向のホールセンサ素子を相互接続することにより、これに対応した横方向の大きなホールセンサを形成することができ、これはまたこのホールセンサの表面に垂直な磁場を測定する。このホールセンサが複数の縦方向のホールセンサ素子で形成されている場合、このホールセンサの表面に平行な磁場を測定する大きな縦方向ホールセンサとなる。複数のホールセンサ素子によって、その横方向および縦方向のホールセンサ素子のためにホールセンサの確度および感度が向上し、この際オフセット電圧あるいは残留オフセット電圧が低減される。

【0039】

個々のホールセンサ素子は、技術的あるいは幾何学的な向き（Orientierung）に関し同様にあるいは互いに回転して接続されてよい。とりわけ縦方向のホールセンサ素子の技術的な向きは、測定のために接続される、それぞれの素子接続端子に依存する。

【0040】

様々な実施形態では、これらのホールセンサ素子は、たとえば同様に形成され、それぞれ少なくとも４つの素子接続端子を備え、これらの素子接続端子は第１の素子接続端子対と少なくとも１つの第２の素子接続端子対とによって構成されている。これらのホールセンサ素子の少なくとも一部においては、１つのホールセンサ素子の第１の素子接続端子対の、第１の素子接続端子は、他の１つのホールセンサ素子、とりわけ隣接するホールセンサ素子の第２の素子接続端子対の１つの素子接続端子と接続されている。さらにこのホールセンサ素子の第２の素子接続端子対の第１の素子接続端子は、他のもう１つの、とりわけ隣接するホールセンサ素子の第１の素子接続端子対の素子接続端子と接続されている。縦方向のホールセンサ素子の使用の場合でもまた横方向のホールセンサ素子でも、この実施形態では、ホールセンサ素子は向きに対応して回転して回路接続され、これらのホールセンサ素子で互いに異なって存在する変動の効果（Storeffekte）を打ち消し合い、残留オフセット電圧を低減することに寄与する。

【0041】

同様に構成されたホールセンサ素子を有する、もう１つの実施形態では、ホールセンサ素子の少なくとも一部分において、ホールセンサ素子の第１の素子接続端子対の第１の素子接続端子は、他のホールセンサ素子、とりわけ隣接するホールセンサ素子の第１の素子接続端子対の第２の素子接続端子と接続され、このホールセンサ素子の第２の素子接続端子対の第１の素子接続端子は、他のホールセンサ素子、とりわけ隣接するホールセンサ素子の第２の素子接続端子対の第２の素子接続端子と接続されている。この実施形態では、これらのホールセンサ素子は、技術的に好ましくは、互いに同様に接続されている。とりわけ縦方向のホールセンサ素子を使用する場合、このように同様な回路接続が行われ、このホールセンサの動作における全てのホールセンサ素子での電流分布を、好ましく同様なものとする。横方向のホールセンサ素子においては、しかしながらホールセンサ素子の幾何学的な回転が行われており、これは個々のホールセンサ素子に異なる効果を及ぼす。

【0042】

これに対応して、様々な実施形態では、全てのホールセンサ素子は、第１および第２の素子接続端子対に関して同じ向きを有している。これはたとえば全てのホールセンサ素子の均等あるいは同様な回路接続に対応している。

【0043】

他の実施形態では、これらのホールセンサ素子は、第１および第２の素子接続端子対の配向に関して、少なくとも部分的に互いにずれた向きを備えている。これによって、このホールセンサにおいて、とりわけ個々のホールセンサ素子の回転された回路接続の効果が得られる。

【0044】

回転された回路接続の際には、このホールセンサの個々のホールセンサ素子は、たとえばセンサ接続端子との接続がホールセンサの動作中にどのセンサ接続端子対が接続されるかに依存しないように、配設され、このホールセンサで同一またはほぼ同一の電流分布が生成される。横方向のホールセンサ素子の例においては、これはたとえばホールセンサの正方形の面を用いた場合、この面でホールセンサが９０°回転しても個々のホールセンサ素子の回転に関して同一またはほぼ同一に見えるように、これらのホールセンサ素子を配置する。これに対応して、たとえばこの正方形の面の４分割したそれぞれの部分が同様に構成されており、隣接した４分割部分に対して９０°回転したものに対応してしている。これによって、高度の対称性を有するホールセンサを得ることができ、またこれにより確度の向上が達成することができる。この対称性は、回路の対称性またはホールセンサの幾何学的対称性によって生成される。

【0045】

同様に構成されたホールセンサ素子を有する、さらにもう１つの実施形態では、ホールセンサの少なくとも４つのホールセンサ素子は、それぞれ第１、第２、第３、および第４の素子接続端子を備える。４個のホールセンサ素子からなる少なくとも１つのグループにおいて、このグループの第１のホールセンサ素子の第１の素子接続端子と、このグループの第２のホールセンサ素子の第２の素子接続端子と、このグループの第３のホールセンサ素子の第３の素子接続端子と、およびこのグループの第４のホールセンサ素子の第４の素子接続端子とが、１つのまとまった接続体を形成している。これに対応して、４個のホールセンサ素子のそれぞれの異なる接続端子は、少なくとも部分的に相互接続されている。このような回路接続は、たとえば横方向のホールセンサ素子の回路接続において、明示されているようにホールセンサ素子の隅部で適宜接続されることによって得られる。縦方向のホールセンサ素子の使用の場合は、これに対応して回路接続される。１つのグループの４個のホールセンサ素子は、たとえば隣接して配設される。

【0046】

１つの変形例では、４個のホールセンサ素子からなるグループの少なくとも１つにおいて、このグループのホールセンサ素子のそれぞれの第１の素子接続端子は１つのまとまった接続体を形成する。これに対応して、４個のホールセンサ素子のそれぞれの同じ接続端子は、少なくとも部分的に相互接続されている。１つのグループの４個のホールセンサ素子はここでも、たとえば隣接して配設される。代替として、４個のホールセンサ素子からなる少なくとも１つのグループにおいて、このグループの第１のホールセンサ素子の第１の素子接続端子と、このグループの第２のホールセンサ素子の第３の素子接続端子と、このグループの第３のホールセンサ素子の第１の素子接続端子と、およびこのグループの第４のホールセンサ素子の第３の素子接続端子とで、１つのまとまった接続体が形成されている。これに対応して、２つのホールセンサ素子の２つの同じ素子接続端子はそれぞれ、他の２つのホールセンサ素子の２つの同じ素子接続端子と少なくとも部分的に相互接続されている。横方向のホールセンサ素子の使用の場合には、これらは同様に幾何学的に互いに回転されてよい。

【0047】

１つの実施形態では、ホールセンサは少なくとも４つのホールセンサ素子を備え、これらはそれぞれ少なくとも３つの素子接続端子を有し、第１、第２、第３、および第４のセンサ接続端子、とりわけ丁度４個のセンサ接続端子を有する。これらのセンサ接続端子の２つはそれぞれ、互いに第１および第２のセンサ接続端子対を形成する。これらのホールセンサ素子は、とりわけ点対称の回路接続で接続され、第１のセンサ接続端子対の接続端子間の電気的特性が、第２のセンサ接続端子対の接続端子間の電気的特性と同一になるように接続される。

【0048】

この対称性は、このホールセンサでは回路技術的に４分割部分から形成され、それぞれの分割部分がホールセンサ素子の幾何学的回転あるいはホールセンサ素子の素子接続端子の回路技術的な回転において同一となるように構成されることによって生じる。これに対応して、上記のホールセンサ素子の回転においては、回転前の他の接続端子で行われたような、回転した接続端子での同様な回路形成が行われる。

【0049】

他のもう１つの実施形態においては、ホールセンサは、少なくとも３つのホールセンサ素子を備え、これらはそれぞれ３つの素子接続端子を備え、第１、第２、および第３のセンサ接続端子、とりわけ丁度３個のセンサ接続端子を有する。これらのセンサ接続端子の２つからなる組み合わせはそれぞれ、互いに第１、第２および第３のセンサ接続端子対を形成する。これらのホールセンサ素子は、とりわけ対称の回路接続で接続され、第１、第２、および第３のセンサ接続端子対の接続端子間の電気的特性が、同一になるように接続される。

【0050】

様々な実施形態では、それぞれのホールセンサ素子は、機能的に丁度１つのホールセンサ素子かまたは複数の接続されたホールセンサ素子の組み合わせを備える。とりわけこれらのホールセンサ素子のそれぞれは、ここでも上述の実施形態によるホールセンサのように構成されてよい。しかしながら、複数の個別のホールセンサ素子を並列または他の回路接続によって１つの機能的なホールセンサ素子を形成することが可能である。さらに、上述の実施形態のホールセンサの複数からなる他の回路接続形態も可能である。上述の実施形態のいずれかによるホールセンサは、従来のホールセンサのように、任意の駆動変形例または動作変形例で作動させることができる。

【0051】

様々な実施形態で説明したこれらのホールセンサは、最初に述べたスピン電流技術またはペアリングを用いて動作させることができる。これは、このホールセンサが含まれているホールセンサ素子の数に関係なく、単一のホールセンサとして作用し、接続されるからである。

【0052】

とりわけ縦方向のホールセンサ素子の使用の場合には、高い確度を有するホールセンサ素子を得るために、これらのホールセンサ素子は、僅かな寸法で、またとりわけ小さなウェルの深さ（Wannentiefe）で実現することができる。このようにしてこれに適合して、同様に高い正確性を有し、かつまったく大きくない深さのウェルを必要とする縦方向のホールセンサを製造することができる。これは半導体プロセスにおいて有利である。

【0053】

互いにある角度、たとえば互いに９０°かつホールセンサの表面に平行に設けられた２つの縦方向のホールセンサで磁場が測定されなければならない場合も同様に、上述の実施形態で説明した個々のホールセンサ素子の回路接続の方式を利用することができる。この際、とりわけこれらの縦方向のホールセンサ素子は、半導体基板の同じ領域で、異なる幾何学的な向きで配設されてよく、ここでこれらのホールセンサ素子の一部は１つのホールセンサに属し、またその他の部分のホールセンサ素子は他のホールセンサに属してよい。このようにしてこれに適合して２次元の磁場測定を、半導体基板の同じ領域で行うことができる。

【0054】

本発明は、複数の実施形態について図を参照して以下に詳細に説明される。ここでは同じ参照番号は、同じ機能の素子または部品を示す。回路部分またはデバイスが機能的に同様な場合は、それらの説明は以下のそれぞれの図ではこれらの説明を繰り返さない。

【図面の簡単な説明】

【0055】

【図1】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの実施形態を示す図である。

【図2】ホールセンサの実施形態の概略を示す図である。

【図3】ホールセンサ素子の実施形態を示す図である。

【図4】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサのもう１つの実施形態を示す図である。

【図5】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサのもう１つの実施形態を示す図である。

【図6】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサのもう１つの実施形態を示す図である。

【図7】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの他の実施形態を示す図である。

【図8】ホールセンサのもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図9】ホールセンサのもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図10】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの他の実施形態を示す図である。

【図11】ホールセンサのもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図12】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの様々な実施形態を示す概略図である。

【図13】ホールセンサのもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図14】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの他の実施形態を示す図である。

【図15】ホールセンサのもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図16】ホールセンサのもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図17】ホールセンサのもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図18】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの他の実施形態を示す図である。

【図19】ホールセンサのもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図20】ホールセンサ素子の実施形態の概略を示す図である。

【図21】ホールセンサ素子のもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図22】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサのもう１つの実施形態を示す図である。

【図23】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサのもう１つの実施形態を示す図である。

【図24】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサのもう１つの実施形態を示す図である。

【図25】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサのもう１つの実施形態を示す図である。

【図26】ホールセンサ素子のもう１つの実施形態の概略を示す図である。

【図27】複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの１つの実施形態のレイアウトを例示する図である。

【0056】

図１は、互いに接続され、またこのようにして全体で１つの大きなホールセンサを形成する、複数のホールセンサ素子１１，１２，２１，２２を有するホールセンサの様々な実施形態を示す。ここで図１Aには、横方向のホールセンサ素子を有する実施形態が示されており、図１Bでは縦方向のセンサ素子が用いられている。これらのホールセンサ素子１１，１２，２１，２２は、これら２つの実施形態図１Aおよび図１Bにおいては、それぞれ４つの素子接続端子すなわち素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備え、これらは一部が隣接するホールセンサ素子に接続され、また一部が外部接続端子すなわちＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄと接続されている。これら２つの実施形態における回路接続は互いに同様に行われており、この回路接続についての以下の記載は、図１Ａおよび図１Ｂに共に有効である。
このホールセンサでは、ホールセンサ素子１１，１２の素子接続端子がまとめてセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａに接続されている。同様にして、素子１１，２１の素子接続端子はセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂと接続され、素子２１，２２の素子接続端子はセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃと接続され、素子１２，２２の素子接続端子はセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄと接続されている。さらに、素子１１の接続端子Ｄと素子１２の接続端子Ｂとが互いに接続され、素子１１の接続端子Ｃと素子２１の接続端子Ｄとが互いに接続され、素子１２の接続端子Ｃと素子２２の接続端子Ａとが互いに接続されている。

【0057】

これらのホールセンサ１１，１２，２１，２２は、たとえば１つの半導体基板の正方形あるいは長方形の面に配設される。図１Ａおよび１Ｂに象徴的に示されている実施形態は、半導体基板の面すなわち表面の平面図であると考えてよい。これらのホールセンサ素子は、個々の分離された素子であってよい。

【0058】

図１Ａおよび１Ｂに示された実施形態において、同じ向きを有する個々のホールセンサ素子１１，１２，２１，２２は、とりわけ幾何学的な向きあるいは回路接続技術的な向きで配設され、このホールセンサの動作において、個々のホールセンサ素子での電流分布が同様となるように配設される。とりわけ信号あるいは信号フローがそれぞれ、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｃと接続されている素子接続端子ＡおよびＣの間、またセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｄと接続されている素子接続端子ＢおよびＤの間で生成される。

【0059】

これらの向きは、たとえば図２に概略的に示されており、個々のホールセンサ素子１１，１２，２１，２２で矢印方向が、素子接続端子Ａ，Ｃの間で、たとえばホールセンサ素子の電流方向によって定義される、例示的に選択された向きを示している。

【0060】

図３には、ホールセンサ素子およびそれらの動作における可能なそれぞれの電流フロー方向が例示されている。ここで図３Ａは、横方向のホールセンサ素子の実施形態を示し、このホールセンサ素子では１つの動作相においては、たとえばスピン電流技術で、素子接続端子Ａから素子接続端子Ｃへ電流Ｉ１が流れ、これに対し他の１つの動作相においては、素子接続端子Ｂから素子接続端子Ｄへ電流Ｉ２が流れる。たとえば、正方形で示された横方向のホールセンサ素子のそれぞれの側部の中央に、素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの接続端子が設けられている。このような横方向のホールセンサ素子を用いて、この正方形で示された素子の表面に垂直な磁場を測定することができる。

【0061】

図３Ｂには、縦方向のホールセンサ素子の実施形態が示されており、このホールセンサ素子では、ｐ型ドープされた半導体基板ＨＬにｎ型ドープされたウェルＷが設けられている。この半導体基板ＨＬあるいはウェルＷの表面に、素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ用の接続面が設けられており、ここで素子接続端子Ａ用の接続が二重すなわち対称的に実装される。

【0062】

図３Ａに示す横方向のホールセンサ素子と同様に、図３Ｂに示す縦方向のホールセンサ素子の場合では、第１の動作相において、素子接続端子Ｃから素子接続端子Ａの接続端子へ、電流の矢印Ｉ１ａ，Ｉ１ｂで示す電流が流れる。１つの第２の動作相においては同様に、素子接続端子Ｂから素子接続端子Ｄへの電流フローが発生する。図３Ｂで示すホールセンサ素子を用いて、半導体基板ＨＬすなわちウェルＷの表面に平行な磁場を測定することができる。とりわけ、図で表現すると、図３Ｂの図に垂直に流入する磁場が測定される。

【0063】

縦方向のホールセンサ素子の感度および残留オフセットは、外側の接続端子の空間的な距離の他に、ウェルＷの深さにも依存する。より大きな縦方向のホールセンサを得るために、従来のホールセンサではこのウェルの深さが増大された。しかしながら、大きな深さのウェルの形成は、プロセスの条件によって制限されるので、従来のホールセンサでは任意の大きさのものが得られなかった。図１Ｂに示すように、ここに記載する方式は、制限されたウェルの深さを有する複数の小さな縦方向のホールセンサ素子の回路接続を用いることにより、大きなホールセンサを形成することができ、これは接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄによって１つの大きなホールセンサとして機能することができる。ホールセンサ素子１１，１２，２１，２２の回路接続によって、改善された確度あるいは感度を有する大きなホールセンサが生成される。さらに、このホールセンサ素子の回路接続によって、ホールセンサのオフセット電圧あるいは残留オフセット電圧を低減することができ、とりわけ同程度の大きさの従来のホールセンサに比べ低減することができる。これは特に、センサ接続端子でのホール電圧が個々のホールセンサ素子に分散し、これによって個々のセンサ素子での電界が低減されることによる。この低減された電界により、オフセット電圧に関し改善された特性が得られる。

【0064】

外部に対しては、このホールセンサは従来のホールセンサのように作動でき、とりわけ他のホールセンサと接続することができる。さらに、このようなホールセンサを、スピン電流技術およびペアリングのような公知の技術を追加で用いることにより、オフセット電圧あるいは残留オフセット電圧のさらなる低減を実現することができる。

【0065】

図４は、図１および図２に示す方式に関連したホールセンサのもう１つの実施形態を示す。ここでこのホールセンサは、ホールセンサ素子の2次元形状の８×８グリッドを備え、すなわち参照番号１１，１２，．．．，８８までで示す合計６４個のホールセンサ素子を備えている。このホールセンサは、ここでも４つのセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄを備え、これらはそれぞれ２つのホールセンサ素子と接続されている。特にセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａは、ホールセンサ素子１４，１５と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂは、ホールセンサ素子４１，５１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃは、ホールセンサ素子８４，８５と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄは、ホールセンサ素子４８，５８と接続されている。たとえば全てのホールセンサ素子１１，１２，．．．，８８は同様に形成されており、また同様な向きを備え、たとえば図２に示す向きに対応した向きを備えている。多数のホールセンサ素子によって、残留オフセット電圧がさらに低減され得る。

【0066】

図４に示すホールセンサに用いられているホールセンサ素子は、ここでもたとえば横方向のホールセンサ素子または縦方向のホールセンサ素子であってよい。

【0067】

図５は、横方向のホールセンサ素子で実装された、６４個のホールセンサ素子の実施形態を例示する。図１Ａの実施形態におけると同様に、全てのホールセンサ素子は、正方向の基本形状の辺の中央部で接続され、回転されている。

【0068】

これはこの図で表示角度０（°）で示されている。センサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄとの接続は、たとえば図４の実施形態と同様に、素子１４，１５の行あるいは素子４１，５１の列のホールセンサ素子で行われる。

【0069】

これと異なり、図６は、正方形の基板面の隅部で接続されている６４個のホールセンサ素子を示す。ここでは、内側にあるホールセンサ素子はそれぞれ隅部で互いに接続されており、４つの異なる素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは異なるホールセンサ素子とそれぞれ接続されている。隅部での接続によって、図３Ａに示す方式と同様に、電流フローあるいは信号フローはホールセンサ素子により対角方向となる。

【0070】

これはこの図で表示角度４５（°）で示されている。
図６に示すホールセンサ素子の接続は、たとえば僅かなコストで半導体基板に実装することができる。センサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄとの接続は、たとえばホールセンサ素子のそれぞれの隅部側にある素子接続端子１８，１１，８１，８８を接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄとして行われる。代替として、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄとの接続は、適宜図４に示す回路接続と同様に行われ、すなわち素子１４，１５の行あるいは素子４１，５１の列のホールセンサ素子で行われる。

【0071】

上述のホールセンサの実施形態においては、個々のホールセンサ素子が同様の方向すなわち向きを備えているのに対して、図７は、その向きが互いに回転されて回路接続あるいは配設されている複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの実施形態を示す。ここでも図７Ａでは、横方向のホールセンサ素子１１，１２，２１，２２が示されており、図７Ｂでは、縦方向のホールセンサ素子１１，１２，２１，２２が示されている。

【0072】

図１Ａおよび図１Ｂの実施形態と比較し、ホールセンサ素子１２，２１は図７Ａでは幾何学的に、あるいは図７Ｂでは電気的に９０°回転しているが、素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの接続は外見的には互いに同様であり、センサ接続端子との接続は同様である。横方向のホールセンサ素子では、個々の素子の向きは、たとえば互いに回転して形成された異なるメタライジング層によって生成される。しかしながら、横方向のホールセンサ素子はまた、対称的に、とりわけメタライジング層に関して回転対称に形成されてよい。これらのホールセンサ素子の一部の回転によって、ホールセンサの動作において、異なる方向依存の効果の補正が行われる。この異なる方向依存の効果は、オフセット電圧に部分的に寄与するので、このオフセットは全体として低減される。

【0073】

横方向のホールセンサ素子においては、文字通り回転が個々のホールセンサ素子の幾何学的な回転によって行われるの対し、図７Ｂの縦方向のホールセンサ素子を用いた実施形態においては、これは半導体ウェルＷの接続を循環することによって行われる。たとえば、図７Ｂのホールセンサ素子１１，２２は回転しておらず、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄの順番の素子接続端子を有しているが、素子１２，２１においては、接続順番をＢ−Ｃ−Ｄ−Ａとすることにより、すなわち接続を循環することによって、９０°回転が実現される。オフセットの低減に関しては、しかしながら縦方向のホールセンサ素子においてもあるいはこれらから形成されたホールセンサにおいても、図７Ａにおける場合と同様な内部オフセット補正が得られる。

【0074】

この回転あるいは部分的に回転されて配設されたホールセンサ素子の回転の方式が、図８に概略的に示されており、ここでは図２と同様に矢印の方向が対応したそれぞれのホールセンサ素子の方向を示している。

【0075】

この回転の方式は、ここでも、たとえば図９に８×８のグリッドで示すように、多数のホールセンサ素子に拡張することができる。個々のホールセンサ素子は、ここでも横方向のホールセンサ素子としても、また縦方向のホールセンサ素子としても実装することができる。個々のホールセンサ素子がそれぞれどの向きを備えるかの選択は、任意に、とりわけアプリケーションに依存して選択されてよい。これに関して図９に示されている向きの選択は単なる例示である。

【0076】

たとえば、個々の素子の向きは、ホールセンサができる限り対称的に形成されるように選択される。さらに個々のホールセンサ素子はとりわけ、センサ接続端子から見て、全ての有意な接続の組み合わせにおいて同じかあるいは同様な構成となるように配設あるいは接続される。

【0077】

ここで示された実施形態では、これらのホールセンサ素子は正方形あるいは長方形で示されている。しかしながら、これらのホールセンサ素子は、ホールセンサの外側カバーに関しては、十字型または円形または任意の知られた形状、たとえば橋形、四つ葉型（Kleeblattform）等に形成されてよい。素子接続端子の接続は、形状に依存して行われ、たとえば十字型のホールセンサ素子ではその前面で行われる。様々な実施形態において、横方向のホールセンサ素子の素子接続端子は、周囲あるいは周囲のカバーの任意の部位に配設されてよく、たとえば円形または楕円形のホールセンサ素子群に配設されてよい。矩形のホールセンサ素子群においては、これらの素子接続端子は、適宜側面異なる側面および／またはホールセンサ素子の隅部に配設されてよい。

【0078】

図１０は、このような方式で実装された４個のホールセンサ素子１１，１２，２１，２２を有するホールセンサの実施形態を例示する。ここで図１０Ａ及び図１０Ｃには、横方向のホールセンサ素子を有する実施形態が示され、図１０Ｂ及び図１０Ｄには、縦方向のホールセンサ素子を有する実施形態が示されている。

【0079】

図１０Ａおよび図１０Ｃの実施形態においては、これらのホールセンサ素子は図６の実施形態での場合と同様に、それぞれの素子接続端子を提供するように、決められた隅部に接続されている。隣接するホールセンサ素子は、それぞれ互いに９０°回転して配設されている。センサ接続端子ＥＸＴ＿Ａは、素子１２の素子接続端子Ａと接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂは、素子１１の素子接続端子Ｂと接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃは、素子２１の素子接続端子Ｃと接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄは、素子２２の素子接続端子Dと接続されている。さらに、４個の全てのホールセンサ素子は、それらの素子接続端子の１つで、すなわち素子２１の接続端子Ａ、素子２２の接続端子Ｂ、素子１２の接続端子Ｃ、素子１１の接続端子Ｄで、まとめて接続されている。さらに、隣接して配設された素子との接続はそれぞれ同様に設けられる。このようにして素子１２の接続端子Ｂは素子１１の接続端子Ａと接続され、素子１１の接続端子Ｃは素子２１の接続端子Ｂと接続され、素子２１の接続端子Ｄは素子２２の接続端子Ｃと接続され、素子２２の接続端子Ａは素子１２の接続端子Ｄと接続される。素子の回転は、対応した付与角度の数値４５，１３５，２２５，３１５（度）で示されている。この回転の回転方向は、図１０Ａおよび図１０Ｃの実施形態では異なっている。

【0080】

個々のホールセンサ素子の上記の図示および記載された接続によって、明示されているようにホールセンサの回転対称性あるいは点対称性が得られている。前述のオフセット補正の効果の他に、この対称性によってさらに、様々な可能な接続に関して、ホールセンサの均等な動作特性が得られる。

【0081】

図１０Ｂおよび図１０Ｄに、縦方向のホールセンサ素子の同様な回路接続の方式が示されている。ここでは、それぞれの角度０°，９０°，１８０°，および２７０°に対応した素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの接続端子の回転が行われている。さらに、それぞれのホールセンサ素子１１は接続順番Ｃ−Ｄ−Ａ−Ｂを有し、図１０Ｂのホールセンサ素子１２および図１０Ｄの素子２１は接続順番Ｄ−Ａ−Ｂ−Ｃを有し、それぞれの素子２１は接続順番Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄを有し、図１０Ｂの素子２１および図１０Ｄの素子１２は接続順番Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを有する。個々の素子接続ｔ端子の接続は、図１０Ａあるいは図１０Ｃの横方向のホールセンサ素子を有する実施形態の場合と外見的には同一に行われる。これに対応して、図１０Ｂおよび図１０Ｄに示されているそれぞれのホールセンサでは、対称性に関し、同様のオフセットの低減および動作特性の改善の効果が得られる。素子接続端子の回転の回転方向は、図１０Ｂおよび図１０Cの実施形態では異なっている。

【0082】

図１０で説明した方式が、図１１に概略的に示されており、ここでは図２および図８と同様に、ホールセンサ素子のそれぞれの向きの選択は矢印で示されている。ここで明らかに分かるように、全ての９０°の回転では、個々のホールセンサ素子の方向およびセンサ接続端子の接続方向に関して、確実に再び同じ画像となっている。

【0083】

図１２には、この方式が、６４個のホールセンサ素子を有する８×８グリッドの様々な実施形態で示されている。、ここで個々のホールセンサ素子がそれぞれの向きの矢印によって示されている。

【0084】

図１２Ａにおいて、ここでは全ての４分割部分は同じ方向に向いたホールセンサ素子で形成されている。

【0085】

図１２Ｂの実施形態では、全ての４分割部分には、同じ向きのホールセンサ素子からなるＬ字型の配置が行われており、それぞれのＬ字型は、隣接するＬ字型に対して９０°回転した素子を備えている。しかしながらホールセンサ全体は、ここでも全ての９０°回転に関し対称となっている。

【0086】

図１２Ｃは、それぞれ互いに回転した４分割部分を有する、もう１つの実施形態を示し、ここではそれぞれのホールセンサ素子はその隣接する素子に関して９０°回転している。

【0087】

図１０、図１１および図１２に示されたこれらの様々な実施形態は、この対称性の特性によって、良好なオフセット補正および好ましい動作特性を備えている。個々のホールセンサ素子のそれぞれの選択された向きは、これに限定されるものでなく、ここに示す実施形態は単に更なる可能な実施形態を例示するものである。

【0088】

図１３は、ホールセンサのもう１つの実施形態を例示し、ここではそれぞれ３つの素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃを有する、３つのホールセンサ素子１，２，３が、回転対称的に同様または同一な電気的特性が得られるように回路接続されている。さらに、３つのホールセンサ素子１，２，３の素子接続端子Ａは、互いにまとめて接続されている。さらにそれぞれ、素子接続端子Ｂは隣接する素子の素子接続端子Ｃと接続されており、たとえば、素子１の素子接続端子Ｂは素子２の素子接続端子Ｂと接続され、素子２の素子接続端子Ｂは素子３の素子接続端子Ｃと接続され、素子３の素子接続端子Ｂは素子１の素子接続端子Ｃと接続されている。全ての素子接続端子Ｂ，Ｃのこれらの接続では、それぞれにセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃが設けられている。この回路接続は、それぞれのホールセンサ素子が互いに１２０°回転していることに対応している。

【0089】

ここに示す回路接続によって、たとえば接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂの間の電気的特性は、接続端子ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃの間の電気的特性および接続端子ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ａの間の電気的特性と同一かまたは実質的に同一となる。この際には、ホールセンサ素子１，２，３の同一な特性が想定されている。ホールセンサの駆動には、このホールセンサの電源として、たとえばバイアス電流に、２つのセンサ接続端子が用いられ、第３のセンサ接続端子はホール電圧の取得に用いられる。ここに示す縦方向のホールセンサ素子は、３つの素子接続端子を有する、適宜回転された横方向のホールセンサ素子が用いられてもよい。

【0090】

ホールセンサの上述の実施形態では、個々のホールセンサ素子は、半導体基板上の１つの４分割部分または矩形の面の上に配設されている。このような形状は有利に実装されるが、しかしながらこれは、適宜回路接続されたホールセンサ素子を有するホールセンサの任意の形状の単なる例示である。他の実施形態では、ホールセンサ素子が配設される面として任意の他の形状が選択されてよい。

【0091】

図１４は、この面に十字形を選択した場合の、複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの他の実施形態を示す。ここで図１４Ａには、横方向のホールセンサ素子を有する実施形態が示されており、図１４Ｂには縦方向のホールセンサ素子を有する実施形態が示されている。この際、５個のホールセンサ素子１２，２１，２２，２３，３２が設けられるが、これらのホールセンサ素子はホールセンサ素子２２の回りに配置されるように、それぞれ配設される。ここでセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａは、素子１２の素子接続端子Ａと接続されているのに対し、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂは、素子２１の素子接続端子Ｂと接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃは、素子３２の素子接続端子Ｃと接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄは、素子２３の素子接続端子Ｄと接続されている。素子１２，２１，２２，２３，３２は互いに回転されないで配設されている。これに対応して、素子２２の素子接続端子Ａは素子１２の素子接続端子Ｃと接続され、素子２２の素子接続端子Ｂは素子２１の素子接続端子Ｄと接続され、素子２２の素子接続端子Ｃは素子３２の素子接続端子Ａと接続され、素子２２の素子接続端子Ｄは素子２３の素子接続端子Ｂと接続される。個々の素子接続端子は自在に、他の素子接続端子ともまたセンサ接続端子とも接続される。

【0092】

図１４Ａおよび図１４Ｂに示すホールセンサの動作においては、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿ＣあるいはＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｄに印加される電圧は、これらの間にあるホールセンサ素子に分割され、これはここでもまた個々のホールセンサ素子の電場の低減をもたらす。これによって、残留オフセットすなわち残留オフセット電圧を小さく維持することができる。

【0093】

図１５は、図１４Ａおよび図１４Ｂの実施形態に対応するホールセンサ素子の配置の概略図を示す。図２のように、ホールセンサ素子１２，２１，２２，２３，３２の同様な向きが、対応する矢印で示されている。

【0094】

十字型はここでも任意に拡大されてよく、生成されるホールセンサが多数のホールセンサ素子を備えてよい。これは図１６の実施形態によって例示されている。ここではこのホールセンサは、肢部方向でそれぞれ８個のセンサ素子を有している。十字型のこれらの肢部は、それぞれホールセンサ素子４個の幅となっている。肢部の端部に配設されているホールセンサ素子は、それぞれのセンサ接続端子と接続されている。たとえばホールセンサ素子１３，１４，１５，１６はセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａと接続され、ホールセンサ素子３１，４１，５１，６１はセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂと接続され、ホールセンサ素子８３，８４，８５，８６はセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃと接続され、ホールセンサ素子３８，４８，５８，６８はセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄと接続されている。ホールセンサの個々のホールセンサ素子は異なる向きで配設されているが、これらは上記で何回も用いられている表示のように、対応する方向を向いた矢印で示されている。

【0095】

このホールセンサの十字型は、前述の低オフセット電圧すなわち低残留オフセット電圧の特性の他に、動作中における隣接するセンサ接続端子からの横方向電流の発生が僅かである、すなわち無視できるという特徴を示す。たとえば動作中において、センサ接続端子ＥＸＴ＿ＡとＥＸＴ＿Ｃとの間の電流フローあるいはＥＸＴ＿ＢとＥＸＴ＿Ｄとの間の電流フローが期待される場合には、たとえばセンサ接続端子ＥＸＴ＿ＡとＥＸＴ＿Ｂとの間には電流が全く流れないようにしなくてはならない。この十字型の空いている隅部では、ホールセンサ素子が全く存在しないこと、たとえば図４に比べて素子１１，１２，２１，２２が欠落していることにより、ここでは電流フローが全く存在しない。これは特にホールセンサの感度を改善する。

【0096】

図１７は、図４に示されているように、８×８グリッドを有する正方形あるいは矩形のホールセンサを示している。図４では全ての辺の２個の中央のホールセンサ素子がそれぞれＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄの１つと接続されているが、図１７の実施形態では接続されるホールセンサ素子の数が４個に増加されている。これに対応してセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａは、ホールセンサ素子１３，１４，１５，１６と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂは、ホールセンサ素子３１，４１，５１，６１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃは、ホールセンサ素子８３，８４，８５、８６と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄは、ホールセンサ素子３８，４８，５８，６８と接続されている。

【0097】

より多数のホールセンサ素子が１つのセンサ接続端子に接続されることにより、このホールセンサの動作における、対応するセンサ接続端子間の入力抵抗が低くなる。この入力抵抗は、たとえば熱雑音に影響し、この熱雑音はホールセンサの確度に影響する。一般的に、ホールセンサの入力抵抗は、接続されるホールセンサ素子の数が増加するにつれて減少する。さらに、この減少した入力抵抗によってホールセンサの確度が向上する。しかしながら、入力抵抗が大きい場合には、ホールセンサでのホール電圧が所望の大きさとなるように、より大きな電流が生成される。このため小さい入力抵抗は、原理的に、ホールセンサの動作中での大きな電力消費をもたらすことになる。これより、必要な入力抵抗あるいは必要な数の外部接続されたホールセンサ素子は、アプリケーションに対応して変更されてよい。

【0098】

図１８はホールセンサのさらなる実施形態を示し、ここではセンサ接続端子は、回路接続されたホールセンサ素子１１，．．．，９４の一方の側に、全て配設されている。図１８に示すこれらの図では、ホールセンサ素子の回路接続マトリックスの４つあるいは５つの行のみが示されているが、この行数はまたより大きくすることあるいは様々に選択することができ、たとえばホールセンサ素子の正方形の回路接続を得ることができる。

【0099】

図１８Ａでは、３個のセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃが設けられており、ここでセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａはホールセンサ素子２１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂはホールセンサ素子５１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃはホールセンサ素子８１と接続されている。このようなホールセンサの動作中に、図１８Ａに示すように、たとえば２つのセンサ接続端子に電源信号を印加することによって測定が行われるが、この際基準電位に対するホール電圧が第３のセンサ接続端子で測定される。

【0100】

図１８Ｂには、前述の実施形態例に対応した、４個のセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄが設けられたホールセンサ素子の実施形態が示されている。ここではセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａは、ホールセンサ素子２１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂは、ホールセンサ素子４１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃは、ホールセンサ素子６１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄは、ホールセンサ素子８１と接続されている。

【0101】

図１８Ｃには、５個のセンサ接続端子が設けられた、もう１つのホールセンサの実施形態が示されている。ここでは図３Ｂの縦方向のホールセンサ素子の実施形態と同様に、外部接続端子ＥＸＴ＿Ａが２重に実装されている。これに対応して、この実施形態では、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ａは、ホールセンサ素子１１および９１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂは、ホールセンサ素子３１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃは、ホールセンサ素子５１と接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄは、ホールセンサ素子７１と接続されている。

【0102】

図１８の実施形態で使用されているセンサ接続端子の数に関係なく、それぞれのホールセンサ素子は、たとえば４個または５個のホールセンサ素子と互いに回路接続することができる。外部に対して、すなわちセンサ接続端子に対しては、ホールセンサは、設けられているセンサ接続端子の選択された数に対応して動作する。

【0103】

図１９はホールセンサのもう１つの実施形態を示し、この実施形態は、図４あるいは図１７の実施形態に基づいている。ここで図４でのように、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ａは、ホールセンサ素子１４，１５と、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂは、ホールセンサ素子４１，５１と、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃは、ホールセンサ素子８４，８５と、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄは、ホールセンサ素子４８，５８と固定接続されている。さらにセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄの断接可能な接続がそれぞれ、固定接続されてホールセンサ素子に隣接して配設された素子に対して設けられている。これに対応して、制御信号ＡＣＴによって作動するそれぞれのスイッチを介して、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ａは、ホールセンサ素子１３，１６と断接可能に接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｂは、ホールセンサ素子３１，６１と断接可能に接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｃは、ホールセンサ素子８３，８６と断接可能に接続され、センサ接続端子ＥＸＴ＿Ｄは、ホールセンサ素子３８，６８と断接可能に接続されている。

【0104】

このような回路接続においては、ホールセンサは、たとえば２つの動作モード、すなわち静止動作すなわちスタンバイ動作とアクティブ動作すなわち通常動作とで動作させることができる。静止動作においては、たとえばホールセンサの確度は低くなるが、制御信号ＡＣＴで制御されるスイッチは開となるように制御されてよい。これによって、ホールセンサは高い入力抵抗となるが、これは低電流でかつこれによる低エネルギ消費をもたらす。確度あるいは感度が低いにせよ、とにかくホールセンサは動作可能であり、また磁場信号を測定することができる。これに対応して、このホールセンサは高抵抗動作にある。

【0105】

もし高い確度が要求されている場合は、アクティブ動作に切り替えることができ、これには適合した制御信号ＡＣＴによってスイッチが閉じられる。これによって、ホールセンサは低抵抗モードで動作する。このように、アクティブ動作では、このホールセンサを用いて、正確なあるいは感度の高い測定を行うことができる。静止動作とアクティブ動作との切り替えは、たとえば外部の制御によって行われてよく、あるいはこのホールセンサの静止動作の測定信号に基づき、このホールセンサの測定で限界値を超えた場合に行われてよい。

【0106】

使用されるホールセンサ素子の数によって、アクティブ動作においても多数の追加のホールセンサ素子をセンサ接続端子と接続することができる。さらに、図１９には正方向あるいは矩形状に設定されているが、この形状は他の実施形態では他の面形状に代えてもよく、たとえば図１６に示すような十字形でもよい。

【0107】

接続されるホールセンサ素子の選択では、接続されるホールセンサ素子が隅部を介して侵入する、隣接するセンサ接続端子間の好ましくない短絡電流をもたらし得ることに注意しなければならない。

【0108】

以上の実施形態の変形例が、他の形状あるいは用いられているホールセンサ素子の他の素子接続端子の数によって得られる。以上に示した実施形態においては、正方形あるいは矩形の、３個または４個の素子接続端子を有する横方向のホールセンサ素子または４つの接続部を有する縦方向ホールセンサ素子が用いられていた。縦方向のホールセンサ素子に関しては、図３Ｂに示すように、５個の接続部を有する素子が用いられてよく、これらの接続部では、素子接続端子Ａが２つの接続部に分割されている。さらに、４個の接続端子と２個の短絡された外側の接続部とを有する縦方向ホールセンサ素子が用いられてもよい。
図２、図４、図８、図９、図１２、図１７、図１８、および図１９に示す実施形態の様々な構成では、とりわけ横方向のホールセンサ素子の構成におけるホールセンサ素子間の接続が、隅部および／または側面で行われる。回路接続は、たとえば図５または図６のように行われる。

【0109】

図２０には、とりわけ横方向のホールセンサ素子においても個々の素子に対して三角形を選択できることが例示されている。ここでは、２つの三角形状の、それぞれ素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃを有するホールセンサ素子１，２が示されている。三角形の代わりに他の形状が選択されてもよく、この際にはホールセンサ素子はそれぞれ３つの素子接続端子を備える。ここで素子の素子接続端子Ａは、それぞれ他の素子の素子接続端子Ｃと電気的に接続されている。実際には、このような相互接続された三角形状の、それぞれ３つの素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃを有する２つのホールセンサ素子１，２は、矩形あるいは正方形の、４個の素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する横方向のホールセンサ素子のように、図２０に等号によって表現されている。

【0110】

図２０の左半分に示されている、２つのホールセンサ素子１，２の回路接続方法は、縦方向のホールセンサ素子にも転用できる。これが図２１に、それぞれ３個の素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃを備える、２つの縦方向のホールセンサ素子で示されている。第１のホールセンサ素子１の素子接続端子Ａ（１），Ｂ（１），Ｃ（１）は、第２のホールセンサ素子（２）の素子接続端子Ａ（２），Ｂ（２），Ｃ（２）と回路接続され、この際とりわけ素子接続端子Ａ（２）とＣ（１）との間あるいはＡ（１）とＣ（２）との間に電気的接続が適宜形成される。これは、実際にはここでも、４個の接続端子Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ、または５個の接続端子Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ、または外側での短絡を有する４個の接続端子Ｅ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅを有する上述の縦方向のホールセンサ素子に対応し、図２１においてもまた等号を用いて表現されている。

【0111】

図２２は、複数のホールセンサ素子を有するホールセンサのもう１つの実施形態を示し、ここではこれらのホールセンサ素子は三角形状である。特にこのホールセンサは、それぞれ３個の素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃを有する、８個のホールセンサ素子１，２，．．．，８を備えており、これらのホールセンサ素子は互いに直接接しており、互いに電気的に接続されている。たとえば、素子１の素子接続端子Ａは、素子２の素子接続端子Ｃおよび素子５の素子接続端子Ｂと接続されている。さらに中央部に位置する素子２，３，４，５，６，７の接続端子は電気的に接続されている。ホールセンサのセンサ接続端子は、たとえば形成される正方形あるいは矩形の隅部に設けられてよい。代替として、これらのセンサ接続端子は、正方形あるいは矩形の辺の中央部に選択されてよい。さらに、辺の中央部に設けられた接続端子も隅部に設けられた接続端子も、ホールセンサのセンサ接続端子として用いることができ、このようにして８個のセンサ接続端子を有するホールセンサが形成される。

【0112】

図２３は複数のホールセンサ素子１１，１２，２１，２２を有するホールセンサ素子のもう１つの実施形態を示し、この実施形態のこれらのホールセンサ素子は、それぞれ８個の素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを備える。それぞれのホールセンサ素子１１，１２，２１，２２は、完全な正方形または矩形の、８個の素子接続端子を有する横方向のホールセンサであり、あるいは代替としてたとえば８個の接続端子を有する１つのホールセンサによって、図２２に示すように形成される。個々のホールセンサ素子の互いに隣接して配設された素子接続端子は、ここでも互いに電気的に接続されている。また、たとえば素子１１の素子接続端子ＨおよびＧは、素子１２の素子接続端子ＢおよびＣとそれぞれ接続されている。さらに素子１１の接続端子Ｆは素子２１の接続端子Ｈ、素子２２の接続端子Ｂ、素子１２の接続端子Ｄと接続されている。他の接続についても図からすぐ得られるが、繰り返しを避けるため個々の説明は行わない。

【0113】

図２３に示すように生成されたホールセンサは、ここでも４個のセンサ接続端子を有するホールセンサとして使用することができ、たとえば正方形あるいは矩形のそれぞれの隅部またはこの形状の辺中央部で接続することができる。さらに、図２２の実施形態に類似して、８個のセンサ接続端子を有するホールセンサも形成することができ、このホールセンサは隅部においても、辺中央部においても接続される。

【0114】

図２２および図２３には、ホールセンサの正方形あるいは矩形の面全体が個々のホールセンサ素子で埋め尽くされている。しかしながら、ホールセンサの正方形または矩形の面の所定の領域は空いたままとなっていてよい。図２４は、８個のホールセンサ素子１，２，．．．，８を有する基本的に正方形あるいは矩形のホールセンサを示し、これらのホールセンサ素子は使用できる面積の半分しか占有していない。ここではホールセンサのそれぞれの４分割部分において、先端で立っている菱形が設けられており、この菱形はそれぞれ２つの三角形のホールセンサ素子で形成されている。上述の図２２または図２３の実施形態におけるように、互いに接するあるいは隣接している、個々のホールセンサ素子の素子接続端子は、電気的に互いに接続され、たとえば素子２および５あるいは素子４および７の素子接続端子Ｂが接続され、または接続端子Ａは、隣接しているホールセンサ素子の接続端子Ｃとそれぞれ接続されている。

【0115】

ここに示す実施形態は４個のセンサ接続端子を有するホールセンサとなり、これらのセンサ接続端子は、素子１および３の素子接続端子Ｂ、素子３，４，７，８の外側にある素子接続端子Ａ，Ｃ、素子６，８の素子接続端子Ｂ、および素子１，２，５，６の外側にある素子接続端子Ａ，Ｃで形成されている。

【0116】

実際にはこれは、図２５に示されているように、４個の正方形状あるいは矩形状のホールセンサ素子１１，１２，２１，２２を有する実質的に１つのホールセンサに相当している。このようにして、たとえば三角形の素子１および２の組み合わせからなるホールセンサ素子１１、素子３および４の組み合わせからなるホールセンサ素子２１等は、このように図２５に示す実施形態を回路技術的に図１に示すホールセンサの変形例に帰着され、ここで２個の三角形のホールセンサ素子からなる正方形または矩形のホールセンサ素子はそれぞれ図２４の構成に対応して組み上げられている。

【0117】

図２２〜２５においては横方向のホールセンサ素子が例示されているが、これに対応した縦方向のホールセンサ素子を有する回路であってもよい。これはまた図２１に示す関係を考慮することによって可能となる。図２２〜２５に示す実施形態は、ホールセンサ素子のグリッド状の回路接続を示している。

【0118】

図２６は、ホールセンサのもう１つの実施形態を示し、ここではそれぞれ３つの素子接続端子Ａ，Ｂ，Ｃを有するホールセンサ素子１，２，３，４が回路接続されている。ここで図２６Ａには、三角形状に例示された横方向のホールセンサ素子を有する実施形態が示されており、図２６Ｂにはこれに対応した縦方向のホールセンサ素子を有する実施形態が示されている。

【0119】

ここで、ホールセンサ素子１，２，３，４の素子接続端子Ａは、相互接続あるいは互いに接続されている。これは図２６Ａでは、正方形あるいは矩形の面を分割して、先端が重なるような４つの三角形の面に変換されている。さらに、ホールセンサ素子の素子接続端子Ｂは隣接するホールセンサ素子の素子接続端子Ｃと接続されるが、これは図２６Ａではたとえば隣接して配設されたホールセンサ素子あるいは対向している素子接続端子Ｂ，Ｃによって示されている。まとめて接続される素子接続端子Ｂ，Ｃは、それぞれ４つの接即端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄの１つを形成する。この回路接続は、それぞれのホールセンサ素子が互いに９０°回転していることに対応している。

【0120】

図１０〜図１３に示されている実施形態と同様に、図２６に示す回路接続によって、ホールセンサ素子は回転対称性を生成し、たとえばセンサ接続端子ＥＸＴ＿ＡおよびＥＸＴ＿Ｃの間の電気的特性は、センサ接続端子ＥＸＴ＿ＢおよびＥＸＴ＿Ｄの間の電気的特性と同一かまたは実質的に同一となる。図２６に示す実施形態は、さらに多数のホールセンサ素子を用いても実現することができる。このように図２６に示す、４個のホールセンサ素子を有する変形例は、単に見易くするために選定されたものである。

【0121】

これらの図示された形態の他に、ホールセンサの面にさらに他の形状を選択してよい。さらに、この面の個々のホールセンサ素子への分割を他の形態で行うこともできる。たとえば横方向のホールセンサの面の分割に、正三角形が選択される場合、６個のこれらの三角形が、６個のセンサ接続端子を有するホールセンサに組み合わされてよい。このような６個の接続端子を有する横方向のホールセンサは、たとえば６個の接続端子を有する縦方向のホールセンサにも対応する。このようなそれぞれホールセンサ素子に見立てた６個の正三角形の組み合わせにより、ホールセンサの面は、多数の六角形を有する蜂の巣状の構造に分割される。

【0122】

ここに示す実施形態においては、さらにホールセンサ素子、とりわけ横方向のホールセンサ素子が、正方形、矩形または十字形に示されている。しかしながら、これらのホールセンサ素子は、矩形または円形または任意の知られた形状、たとえば橋形、四つ葉型（Kleeblattform）等に形成されてよい。このようなことから、したがってここで示す実施形態は、単に様々の変形実施可能性を例示しているものである。

【0123】

上述のホールセンサの実施形態では、個々のホールセンサ素子の素子接続端子間の内部接続は固定された接続であり、たとえば直接的な電気的接続によって実現される。しかしながら、さらなる変形実施例では、このホールセンサ素子の素子接続端子間の内部接続は、たとえばトランジスタスイッチによりスイッチ可能に回路接続されて設けられる。これに対応して、たとえば２つまたは３つの異なる回路接続構成を設定することができ、ここでそれぞれの設定の回路接続構成、好ましくは上述の実施形態の１つが実装される。このようにして、ホールセンサの動作特性が切り替えられる。このため、たとえばこれに合わせた数のトランジスタを有するスイッチマトリックスが設けられ、このスイッチマトリックスはこれらのホールセンサを第１の内部回路接続構成から第２の内部回路接続構成に切り替えることができる。

【0124】

複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの上述の実施形態の幾つかでは、それぞれのホールセンサは、少なくとも３個のホールセンサ素子から形成されている。さらに、それぞれのホールセンサ素子は、三角形のホールセンサ素子で３個の素子接続端子を備え、あるいは正方形または矩形のホールセンサ素子で４個以上の素子接続端子を備える。用いられるホールセンサ素子の少なくとも３つの素子接続端子のこの数は、縦方向のホールセンサ素子でも有効である。上述のホールセンサのセンサ接続端子は、それぞれ少なくとも１つのホールセンサ素子と、少なくともその１つの素子接続端子で接続されている。さらに、ホールセンサ素子の少なくとも２つにおいて、または全てのホールセンサ素子において、センサ接続端子に接続されていない少なくとも１つの素子接続端子は、丁度他の、とりわけ隣接している、センサ接続端子に接続されていないホールセンサ素子の素子接続端子と接続されている。好ましくは、それぞれのホールセンサ素子の多くとも２つの素子接続端子は、それぞれセンサ接続端子の１つと接続されている。

【0125】

好ましくは、複数のホールセンサ素子を有するホールセンサの上述の全ての実施形態では、それぞれのホールセンサ素子は、グリッドにおいて２次元以上の構造で、あるいは２つ以上の行および２つ以上の列を有するアレイで回路接続されている。

【0126】

図２７は、縦方向のホールセンサ素子からなる６４×６４のグリッドを有するホールセンサのレイアウトを例示し、これらは上述の方法に対応して互いに回路接続されている。このホールセンサは４つのセンサ接続端子ＥＸＴ＿Ａ，ＥＸＴ＿Ｂ，ＥＸＴ＿Ｃ，ＥＸＴ＿Ｄを備えている。図２７には、さらにこのグリッドの一部が拡大表示されており、ここでは個々の縦方向のホールセンサ素子を明瞭に認識することができる。特に、これらの個々のホールセンサ素子が、たとえば図３Ｂに例示されているように、５個の素子接続端子を有して形成されていることが分かる。

【0127】

ここに示す実施形態では、とりわけ半導体基板の表面に平行な磁場が測定され、この磁場は、このホールセンサの矩形の面の長辺に直角な方向に走っている。

【0128】

さらに他の実施形態では、それぞれ複数の縦方向のホールセンサ素子を有する２つのホールセンサが、一方のホールセンサのホールセンサ素子と他方のホールセンサのホールセンサそしとが１つの共通な面に配設されるようにしてもよく、この際一方のホールセンサの縦方向のホールセンサ素子は、他方のホールセンサの縦方向のホールセンサ素子に対して９０°回転されている。このようにして、この半導体基板の空間的に同じ面で、この半導体基板に平行であって直交する磁場成分を測定することができる。

【0129】

以上に示した実施形態では、主に個々の可能な改変および変形を互いに別々に示して説明した。しかしながら、これらの様々な変形および構成は、互いに任意に組み合わせることができる。これによってホール線の多様な構成を得ることができ、これらはそれぞれオフセット電圧あるいは残留オフセット電圧に関して好ましい特性を備え、磁場測定において高い確度と感度とを示す。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26A】

【図26B】

【図27】