特許 7506526 ホール素子、および電子部品

(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】

(24)【登録日】2024-06-18

(45)【発行日】2024-06-26

(54)【発明の名称】ホール素子、および電子部品

(51)【国際特許分類】

   H10N 52/80 20230101AFI20240619BHJP

   H10N 52/00 20230101ALI20240619BHJP

   G01R 33/07 20060101ALI20240619BHJP

【ＦＩ】

H10N52/80 D

H10N52/00 P

H10N52/00 U

G01R33/07

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020089885

(22)【出願日】2020-05-22

(65)【公開番号】P2021184439

(43)【公開日】2021-12-02

【審査請求日】2023-03-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北出 哲也

【審査官】宮本 博司

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１０／１０１８２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－２５９８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２１５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－００３２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２５３４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｎ ５２／８０

Ｈ１０Ｎ ５２／００

Ｇ０１Ｒ ３３／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁界を検出するためのホール素子であって、
半導体領域を有する基板と、
前記基板に配置された第１駆動電極と、
前記基板において前記第１駆動電極から第１方向に離間して配置された第１接地電極と、
前記基板において前記第１駆動電極から前記第１方向とは異なる第２方向に離間して配置された第２接地電極と、
前記第１駆動電極から前記第１接地電極および前記第２接地電極に向かって流れる、前記基板の表面に垂直な成分の電流によって発生するホール電圧を検出するための第１電極群を含む検出電極群と、
前記基板において前記第１接地電極から前記第２方向に離間して配置され、かつ前記第２接地電極から前記第１方向に離間して配置された第２駆動電極とを備え、
前記検出電極群は、前記第２駆動電極から前記第１接地電極および前記第２接地電極に向かって流れる、前記基板の表面に垂直な成分の電流によって発生するホール電圧を検出するための第２電極群を含む、ホール素子。

【請求項2】

前記基板の前記第１駆動電極と前記第１接地電極との間、および、前記基板の前記第１駆動電極と前記第２接地電極との間において、前記基板の表面から垂直な方向に形成される第１絶縁層をさらに備える、請求項１に記載のホール素子。

【請求項3】

前記基板の、前記第１駆動電極と前記検出電極群のうち前記第１駆動電極に隣接して配置される電極との間において、前記基板の表面から垂直な方向に形成される第２絶縁層をさらに備え、
前記基板の表面からの前記第２絶縁層の深さは、前記基板の表面からの前記第１絶縁層の深さよりも浅い、請求項２に記載のホール素子。

【請求項4】

前記基板は、前記基板の法線方向から平面視したときに矩形状を有しており、
前記ホール素子は、前記基板の４隅において、前記基板の表面から垂直な方向に形成される第３絶縁層をさらに備える、請求項１または請求項２に記載のホール素子。

【請求項5】

前記第３絶縁層の各々は、前記ホール素子の外周方向に湾曲している、請求項４に記載のホール素子。

【請求項6】

請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のホール素子と、
前記ホール素子を制御する制御回路とを備える電子部品。

【請求項7】

半導体領域を有する基板に形成されたホール素子と、
前記ホール素子に作用する磁界を検出する制御回路とを備える電子部品であって、
前記ホール素子は、
第１電極と、
前記第１電極から第１方向に離間して配置される第２電極と、
前記第１電極から第１方向と直交する第２方向に離間して配置される第３電極と、
前記第２電極から前記第２方向に離間しかつ前記第３電極から前記第１方向に離間して配置される第４電極と、
検出電極群とを備え、
前記検出電極群は、
前記第１電極から前記第２電極および前記第３電極に前記基板の表面に垂直な成分の電流が流れており、かつ、前記第４電極から前記第２電極および前記第３電極に前記基板の表面に垂直な成分の電流が流れている第１状態において発生するホール電圧を検出し、
前記第２電極から前記第１電極および前記第４電極に前記基板の表面に垂直な成分の電流が流れており、かつ、前記第３電極から前記第１電極および前記第４電極に前記基板の表面に垂直な成分の電流が流れている第２状態において発生するホール電圧を検出し、
前記制御回路は、前記第１状態で検出されたホール電圧と、前記第２状態でホール電圧との差分に基づいて前記ホール素子に作用する磁界を検出する、電子部品。

【請求項8】

半導体領域を有する基板に形成される第１ホール素子および第２ホール素子と、
前記第１ホール素子および前記第２ホール素子に作用する磁界を検出する制御回路とを備える電子部品であって、
前記第１ホール素子は、
第１駆動電極と、
第２駆動電極と、
前記第１駆動電極から第１方向に離間して配置され、かつ、前記第２駆動電極から前記第１方向とは異なる第２方向に離間して配置された第１接地電極と、
前記第１駆動電極から前記第２方向に離間して配置され、かつ、前記第２駆動電極から前記第１方向に離間して配置された第２接地電極と、
前記第１駆動電極から前記第１接地電極および前記第２接地電極に前記基板の表面に垂直な成分の電流が流れており、かつ、前記第２駆動電極から前記第１接地電極および前記第２接地電極に前記基板の表面に垂直な成分の電流が流れている状態において発生するホール電圧を検出するための第１検出電極群とを備え、
前記第２ホール素子は、
第３駆動電極と、
第４駆動電極と、
前記第３駆動電極から前記第２方向に離間して配置され、かつ、前記第３駆動電極から前記第１方向に離間して配置された第３接地電極と、
前記第３駆動電極から前記第１方向に離間して配置され、かつ、前記第４駆動電極から前記第２方向に離間して配置された第４接地電極と、
前記第３駆動電極から前記第３接地電極および前記第４接地電極に前記基板の表面に垂直な成分の電流が流れており、かつ、前記第４駆動電極から前記第３接地電極および前記第４接地電極に前記基板の表面に垂直な成分の電流が流れている状態において発生するホール電圧を検出するための第２検出電極群とを備え、
前記制御回路は、前記第１検出電極群で検出されたホール電圧と、前記第２検出電極群で検出されたホール電圧との差分に基づいて前記第１ホール素子および前記第２ホール素子に作用する磁界を検出する、電子部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、磁界を検出するためのホール素子、および電子部品に関する。

【背景技術】

【0002】

特許第４６７４５７８号公報（特許文献１）には、いわゆる縦型のホール素子を用いた磁気センサが開示されている。このホール素子では、１軸の磁界を検出することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４６７４５７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、磁界を検出するホール素子の分野では、２方向の磁界を検出する技術が要求されている。しかしながら、特許文献１記載の発明では、１方向の磁界しか検出できず、２方向の磁界を検出することができないという問題がある。

【0005】

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、２方向以上の磁界を検出することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のある局面に従うと、ホール素子は、磁界を検出するためのものである。ホール素子は、半導体領域を有する基板と、基板に配置された第１駆動電極と、基板において第１駆動電極から第１方向に離間して配置された第１接地電極と、基板において第１駆動電極から第１方向とは異なる第２方向に離間して配置された第２接地電極とを備える。ホール素子は、さらに、第１駆動電極から第１接地電極および第２接地電極に向かって流れる、基板の表面に垂直な成分の電流によって発生するホール電圧を検出するための第１電極群を含む検出電極群を備える。

【0007】

ある局面において、ホール素子は、基板において第１接地電極から第２方向に離間して配置され、かつ第２接地電極から第１方向に離間して配置された第２駆動電極をさらに備える。検出電極群は、第２駆動電極から第１接地電極および第２接地電極に向かって流れる、基板の表面に垂直な成分の電流によって発生するホール電圧を検出するための第２電極群を含む。

【0008】

ある局面において、ホール素子は、基板に配置された第３駆動電極と、第３駆動電極から離間して配置された第３接地電極を備える。ホール素子は、さらに、検出電極群は、基板において第３駆動電極から第３接地電極に向かって、基板の表面に平行な成分の電流によって発生するホール電圧を検出するための第３電極群を備える。

【0009】

ある局面において、ホール素子は、基板の第１駆動電極と第１接地電極との間、および、基板の第１駆動電極と第２接地電極との間において、基板の表面から垂直な方向に形成される第１絶縁層をさらに備える。

【0010】

ある局面において、ホール素子は、基板の、第１駆動電極と検出電極群のうち第１駆動電極に隣接して配置される電極との間において、基板の表面から垂直な方向に形成される第２絶縁層をさらに備える。また、基板の表面からの第２絶縁層の深さは、基板の表面からの第１絶縁層の深さよりも浅い。

【0011】

ある局面において、基板は、基板の法線方向から平面視したときに矩形状を有している。ホール素子は、基板の４隅において、基板の表面から垂直な方向に形成される第３絶縁層をさらに備える。

【0012】

ある局面において、第３絶縁層の各々は、ホール素子の外周方向に湾曲している。
本開示の別の局面に従うと、電子部品は、上述のいずれか１項に記載のホール素子と、ホール素子を制御する制御回路とを備える。

【0013】

本開示の別の局面に従うと、電子部品は、半導体領域を有する基板に形成されたホール素子と、ホール素子に作用する磁界を検出する制御回路とを備える。ホール素子は、第１電極と、第１電極から第１方向に離間して配置される第２電極と、第１電極から第１方向と直交する第２方向に離間して配置される第３電極と、第２電極から第２方向に離間しかつ第３電極から第１方向に離間して配置される第４電極と、検出電極群とを備える。検出電極群は、第１電極から第２電極および第３電極に基板の表面に垂直な成分の電流が流れており、かつ、第４電極から第２電極および第３電極に基板の表面に垂直な成分の電流が流れている第１状態において発生するホール電圧を検出する。また、検出電極群は、第２電極から第１電極および第４電極に基板の表面に垂直な成分の電流が流れており、かつ、第３電極から第１電極および第４電極に基板の表面に垂直な成分の電流が流れている第２状態において発生するホール電圧を検出する。制御回路は、第１状態で検出されたホール電圧と、第２状態でホール電圧との差分に基づいてホール素子に作用する磁界を検出する。

【0014】

本開示の別の局面に従うと、電子部品は、半導体領域を有する基板に形成される第１ホール素子および第２ホール素子と、第１ホール素子および第２ホール素子に作用する磁界を検出する制御回路とを備える。第１ホール素子は、第１駆動電極と、第２駆動電極と、第１駆動電極から第１方向に離間して配置され、かつ、第２駆動電極から第１方向とは異なる第２方向に離間して配置された第１接地電極と、第１駆動電極から第２方向に離間して配置され、かつ、第２駆動電極から第１方向に離間して配置された第２接地電極と、第１駆動電極から第１接地電極および第２接地電極に基板の表面に垂直な成分の電流が流れており、かつ、第２駆動電極から第１接地電極および第２接地電極に基板の表面に垂直な成分の電流が流れている状態において発生するホール電圧を検出するための第１電極群とを備える。第２ホール素子は、第３駆動電極と、第４駆動電極と、第３駆動電極から第２方向に離間して配置され、かつ、第３駆動電極から第１方向に離間して配置された第３接地電極と、第３駆動電極から第１方向に離間して配置され、かつ、第４駆動電極から第２方向に離間して配置された第４接地電極と、第３駆動電極から第３接地電極および第４接地電極に基板の表面に垂直な成分の電流が流れており、かつ、第４駆動電極から第３接地電極および第４接地電極に基板の表面に垂直な成分の電流が流れている状態において発生するホール電圧を検出するための第２電極群とを備える。制御回路は、第１電極群で検出されたホール電圧と、第２電極群で検出されたホール電圧との差分に基づいて第１ホール素子および第２ホール素子に作用する磁界を検出する。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、１つの電極から２つの電極に向かって流れる基板の表面に垂直な成分の電流によって発生するホール電圧を検出することにより、２方向の磁界を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施の形態に従う磁気センサの構成例である。

【図2】本実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図3】本実施の形態に従うホール素子の断面図である。

【図4】本実施の形態に従うホール素子および制御回路を示した図である。

【図5】別の実施の形態に従うホール素子および制御回路を示した図である。

【図6】別の実施の形態に従うホール素子および制御回路を示した図である。

【図7】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図8】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図9】別の実施の形態に従うホール素子の断面図である。

【図10】オフセット電圧のキャンセルを説明するための図である。

【図11】オフセット電圧のキャンセルを説明するための図である。

【図12】別の実施の形態に従うホール素子および制御回路を示した図である。

【図13】別の実施の形態に従うホール素子を示した図である。

【図14】別の実施の形態に従う制御回路を示した図である。

【図15】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図16】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図17】別の実施の形態に従うホール素子および制御回路を示した図である。

【図18】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図19】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図20】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図21】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図22】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図23】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図24】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図25】別の実施の形態に従うホール素子をＺ軸方向から平面視したときを示した図である。

【図26】別の実施の形態に従う制御回路を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0018】

＜第１の実施の形態＞
［磁気センサの構成］
図１は、本実施の形態に従うホール素子が適用される磁気センサ１０００の構成例である。磁気センサ１０００は、ホール素子１００に加えて、制御回路５００を備える。制御回路５００は、検出部６０２と、電流源６０４と、制御部６０６と、スイッチ回路６０８とを有する。制御部６０６は、制御回路５００の各構成部を制御する。検出部６０２は、磁界を検出する。スイッチ回路６０８は本実施の形態では用いられず、後述の実施の形態で説明する。したがって、本実施の形態の制御回路５００は、スイッチ回路６０８を有さないようにしてもよい。本実施の形態のホール素子１００は、いわゆる縦型のホール素子であり、ホール素子１００が形成される半導体基板の表面に垂直な方向に流れる電流を用いて磁界を検出する。ホール素子１００は、ホール素子に作用する磁界に応じたホール電圧を出力する。検出部６０２は、ホール素子１００から出力されたホール電圧に基づいて、ホール素子１００に作用する磁界を検出する。また、電流源６０４は、ホール素子１００においてホール電圧を発生させるための駆動電流をホール素子１００に制御部６０６の制御により供給する。なお、制御回路５００は、電流源６０４の代わりに、電圧源を備えるようにしてもよい。電圧源は、ホール素子１００においてホール電圧を発生させるための駆動電圧をホール素子１００に供給するものである。

【0019】

従来の縦型のホール素子では、１方向の磁界しか検出することができなかった。一方で磁界を検出するホール素子の分野では、２方向以上の磁界を検出する技術が要求されている。また、２方向以上の磁界を検出するために、磁気センサが１軸の磁界のみを検出する２つのホール素子を備える構成が考えられる。しかしながら、この構成では、磁気センサのサイズが大型化してしまう。そこで、本実施の形態のホール素子１００では、以下に説明するように、駆動電流を供給するための２組の電極（後述の第１駆動電極１０１，第２駆動電極１０２，第１接地電極１５１，第２接地電極１５２）が配置される。これにより、２方向の磁界（本実施の形態では、Ｘ軸およびＹ軸）の各々に対応するホール電圧が検出される。したがって、ホール素子は該ホール電圧に基づいて２方向の磁界を検出しつつ、磁気センサを小型化できる。なお、第２駆動電極１０２は省略されてもよい。

【0020】

［ホール素子１００の構成］
図２および図３は、ホール素子１００の構成例を示す図である。図２および図３を参照して、この実施の形態に係るホール素子１００の概略構造について説明する。本実施の形態の図面において、ホール素子１００の厚さ方向の軸をＺ軸とする。Ｚ軸は、後述する半導体基板２５０の表面２５０Ａの法線方向の軸でもある。また、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸およびＹ軸とする。Ｘ軸方向が、本開示の「第１方向」に対応する。Ｙ軸方向が、本開示の「第２方向」に対応する。図２は、ホール素子１００をＺ軸方向から平面視したときの図である。図２の例では、ホール素子１００は矩形状であり、より特定的には、正方形状である。また、図３（Ａ）は、図２の直線Ｐ－Ｐ’における断面図であり、図３（Ｂ）は、図２の直線Ｑ－Ｑ’における断面図であり、図３（Ｃ）は、図２の直線Ｒ－Ｒ’における断面図であり、図３（Ｄ）は、図２の直線Ｓ－Ｓ’における断面図である。

【0021】

図２に示すように、ホール素子１００は、半導体基板２５０を有する。図３に示すように半導体基板２５０は、半導体領域２６０（Ｎウェル）を有する。半導体基板２５０は、たとえば、Ｐ型のシリコン基板（Ｐ－ｓｕｂ）である。また、半導体領域２６０は、半導体基板２５０の表面２５０ＡにＮ型の導電型不純物が導入されて拡散層（ウェル）として形成される。半導体領域２６０は、半導体基板２５０に囲繞される態様で形成される。

【0022】

また、ホール素子１００の周縁には、ホール素子１００を他の素子と分離すべく、Ｐ型からなる拡散層（図示せず）が形成される。ホール素子１００の４隅には、さらに、Ｐ型からなる拡散層２３０が形成されている。拡散層２３０は、本開示の「第３絶縁層」に対応する。図３に示すように、半導体領域２６０の表面２６０Ａにおいて拡散層２３０によって囲まれる領域（活性領域）には、同表面の不純物濃度（Ｎ型）が高められる態様で１２個のコンタクト領域１０１Ａ，１０２Ａ，１５１Ａ，１５２Ａ，２０１Ａ～２０８Ａ（Ｎ＋拡散層）が形成される。また、１２個のコンタクト領域のそれぞれには、１２個の電極（図２および図３の例では電極１０１，１０２，１５１，１５２，２０１～２０８）が形成される。１２個のコンタクト領域と、該１２個のコンタクト領域の各々に形成された１２個の電極とにおいては、良好なオーミックコンタクトが形成される。

【0023】

また、ホール素子１００は、図２に示されるように、十字形状の拡散層３０２によるｐｎ接合分離を通じて、４つの領域１８０Ａ～１８０Ｄに分割されている。拡散層３０２は、本実施形態の「第１絶縁層」に対応する。拡散層３０２は、半導体領域２６０よりも浅い拡散深さを有する。図３に示すように、拡散層３０２により、半導体領域２６０において電流通路が形成されている。また、４つの領域１８０Ａ～１８０Ｄの各々において、半導体基板２５０の内部においても電気的に区画された領域が形成される。この形成された領域が、磁界を検出可能な磁気検出部ＨＰ（ホールプレート）となっている。図２の例では、ホール素子１００においてハッチングが付されていない箇所が磁気検出部となる。

【0024】

以下に、本実施の形態の１２個の電極１０１，１０２，１５１，１５２，２０１～２０８を説明する。ホール素子１００は、１２個の電極として、第１駆動電極１０１と、第２駆動電極１０２と、第１接地電極１５１と、第２接地電極１５２と、第１検出電極２０１と、第２検出電極２０２と、第３検出電極２０３と、第４検出電極２０４と、第５検出電極２０５と、第６検出電極２０６と、第７検出電極２０７と、第８検出電極２０８とを有する。第１検出電極２０１と、第２検出電極２０２と、第３検出電極２０３と、第４検出電極２０４と、第５検出電極２０５と、第６検出電極２０６と、第７検出電極２０７と、第８検出電極２０８とを総括的に「検出電極群」とも称する。

【0025】

第１駆動電極１０１および第２駆動電極１０２は、制御部６０６の制御により、電流源６０４からの駆動電流が供給される電極である。第１接地電極１５１および第２接地電極１５２は、接地電位を有する電極である。検出電極群は、発生した磁界により生じたホール電圧を検出するための電極である。

【0026】

なお、本願の図面（たとえば図２）の例では、第１駆動電極１０１および第２駆動電極１０２を「ＶＤＤ」と示している。また、第１接地電極１５１および第２接地電極１５２を「ＧＮＤ」と示している。また、＋Ｆｘは、Ｘ軸方向の磁界に対応する正のホール電圧が検出されることを示す。－Ｆｘは、Ｘ軸方向の磁界に対応する負のホール電圧が検出されることを示す。＋Ｆｙは、Ｙ軸方向の磁界に対応する正のホール電圧が検出されることを示す。－Ｆｙは、Ｙ軸方向の磁界に対応する負のホール電圧が検出されることを示す。本明細書において、正のホール電圧とは、該ホール電圧に対応するローレンツ力の方向が該ホール電圧を検出する検出電極に向かう方向となる電圧である。負のホール電圧とは、該ホール電圧に対応するローレンツ力の方向が該ホール電圧を検出する検出電極から離れる方向となる電圧である。また、本願の図面の太矢印は駆動電流が流れていることを示している。

【0027】

領域１８０Ａに、第１駆動電極１０１、第１検出電極２０１、および第２検出電極２０２が形成される。領域１８０Ｂに、第１接地電極１５１、第５検出電極２０５、および第６検出電極２０６が形成される。領域１８０Ｃに、第２接地電極１５２、第７検出電極２０７、および第８検出電極２０８が形成される。領域１８０Ｄに、第２駆動電極１０２、第３検出電極２０３、および第４検出電極２０４が形成される。

【0028】

また、第１駆動電極１０１および第２駆動電極１０２と、第１接地電極１５１および第２接地電極１５２と、第１検出電極２０１および第３検出電極２０３と、第２検出電極２０２および第４検出電極２０４と、第５検出電極２０５および第７検出電極２０７と、第６検出電極２０６および第８検出電極２０８との各々は、重心Ｃにおいて、点対称の位置関係にある。

【0029】

第１接地電極１５１は、第１駆動電極１０１のＸ軸の正方向に離間して配置される。第２接地電極１５２は、第１駆動電極１０１のＹ軸の負方向に離間して配置される。第２駆動電極１０２は、第１接地電極１５１のＹ軸の負方向でありかつ第２接地電極１５２のＸ軸の正方向に離間して配置される。

【0030】

また、第１検出電極２０１は、第１駆動電極１０１のＸ軸の負方向に離間して配置される。第２検出電極２０２は、第１駆動電極１０１のＹ軸の正方向に離間して配置される。第３検出電極２０３は、第２駆動電極１０２のＸ軸の正方向に離間して配置される。第４検出電極２０４は、第２駆動電極１０２のＹ軸の負方向に離間して配置される。第５検出電極２０５は、第１接地電極１５１のＸ軸の正方向に離間して配置される。第６検出電極２０６は、第１接地電極１５１のＹ軸の正方向に離間して配置される。第７検出電極２０７は、第２接地電極１５２のＸ軸の負方向に離間して配置される。第８検出電極２０８は、第２接地電極１５２のＹ軸の負方向に離間して配置される。

【0031】

図４は、ホール素子１００と、検出部６０２との配線の接続関係を説明するための図である。検出部６０２は、アンプ５０２，５０４，５０６，５０８と、合算部５１０，５１２と、Ｙ軸検出部５１４と、Ｘ軸検出部５１６とを有する。

【0032】

第１検出電極２０１と第３検出電極２０３とがアンプ５０２に接続されている。第５検出電極２０５と第７検出電極２０７とがアンプ５０４に接続されている。第２検出電極２０２と第４検出電極２０４とがアンプ５０６に接続されている。第６検出電極２０６と第８検出電極２０８とがアンプ５０８に接続されている。

【0033】

図３（Ａ）および図３（Ｃ）に示すように、第１駆動電極１０１に駆動電流が供給されると、該駆動電流は第１駆動電極１０１から第１接地電極１５１および第２接地電極１５２へと流れる。ここで、第１駆動電極１０１と第１接地電極１５１との間、および第１駆動電極１０１と第２接地電極１５２との間に、Ｚ軸の負方向に拡散層３０２が形成されている。したがって、駆動電流の経路として、Ｚ軸の負方向の経路Ｉ１、ＸＹ平面に平行な経路Ｉ２、およびＺ軸の正方向の経路Ｉ３が形成される。第１駆動電極１０１から第１接地電極１５１および第２接地電極１５２までの駆動電流は、経路Ｉ１、経路Ｉ２、および経路Ｉ３の順番で流れる。

【0034】

図３（Ｂ）および図３（Ｄ）に示すように、第２駆動電極１０２に駆動電流が供給されると、該駆動電流は第２駆動電極１０２から第１接地電極１５１および第２接地電極１５２へと流れる。ここで、第２駆動電極１０２と第１接地電極１５１との間、および第２駆動電極１０２と第２接地電極１５２との間に、Ｚ軸の負方向に拡散層３０２が形成されている。したがって、駆動電流の経路として、Ｚ軸の負方向の経路Ｉ１、ＸＹ平面に平行な経路Ｉ２、およびＺ軸の正方向の経路Ｉ３が形成される。第２駆動電極１０２から第１接地電極１５１および第２接地電極１５２までの駆動電流は、経路Ｉ１、経路Ｉ２、および経路Ｉ３の順番で流れる。

【0035】

図３（Ａ）に示すように、Ｙ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第１検出電極２０１では、該Ｙ軸方向の磁界と、経路Ｉ１での駆動電流とに基づくホール効果により、負のホール電圧（－Ｆｙ）が検出される。また、Ｙ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第５検出電極２０５では、該Ｙ軸方向の磁界と、経路Ｉ３での駆動電流とに基づくホール効果により、負のホール電圧（－Ｆｙ）が検出される。

【0036】

図３（Ｂ）に示すように、Ｙ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第７検出電極２０７では、該Ｙ軸方向の磁界と、経路Ｉ３での駆動電流とに基づくホール効果により、正のホール電圧（＋Ｆｙ）が検出される。また、Ｙ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第３検出電極２０３では、該Ｙ軸方向の磁界と、経路Ｉ１での駆動電流とに基づくホール効果により、正のホール電圧（＋Ｆｙ）が検出される。

【0037】

図３（Ｃ）に示すように、Ｘ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第２検出電極２０２では、該Ｘ軸方向の磁界と、経路Ｉ１での駆動電流とに基づくホール効果により、負のホール電圧（－Ｆｘ）が検出される。また、Ｘ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第８検出電極２０８では、該Ｘ軸方向の磁界と、経路Ｉ３での駆動電流とに基づくホール効果により、負のホール電圧（－Ｆｘ）が検出される。

【0038】

図３（Ｄ）に示すように、Ｘ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第６検出電極２０６では、該Ｘ軸方向の磁界と、経路Ｉ３での駆動電流とに基づくホール効果により、正のホール電圧（＋Ｆｘ）が検出される。また、Ｘ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第４検出電極２０４では、該Ｘ軸方向の磁界と、経路Ｉ１での駆動電流とに基づくホール効果により、正のホール電圧（＋Ｆｘ）が検出される。

【0039】

図４に示すように、アンプ５０２において、第１検出電極２０１および第３検出電極２０３で検出されたホール電圧（Ｙ軸方向の磁界に対応するホール電圧）が増幅される。アンプ５０４において、第５検出電極２０５と第７検出電極２０７とで検出されたホール電圧（Ｙ軸方向の磁界に対応するホール電圧）が増幅される。アンプ５０６において、第２検出電極２０２と第４検出電極２０４とで検出されたホール電圧（Ｘ軸方向の磁界に対応するホール電圧）が増幅される。アンプ５０８において、第６検出電極２０６と第８検出電極２０８とで検出されたホール電圧（Ｘ軸方向の磁界に対応するホール電圧）が増幅される。

【0040】

合算部５１０は、アンプ５０２で増幅されたホール電圧値（Ｙ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）と、アンプ５０４で増幅されたホール電圧値（Ｙ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）とを合算する。Ｙ軸検出部５１４は、合算部５１０で合算されたホール電圧値に基づいて、Ｙ軸の磁界を検出する。

【0041】

合算部５１２は、アンプ５０６で増幅されたホール電圧値（Ｘ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）と、アンプ５０８で増幅されたホール電圧値（Ｘ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）とを合算する。Ｘ軸検出部５１６は、合算部５１２で合算されたホール電圧値に基づいて、Ｘ軸の磁界を検出する。

【0042】

以上のように、本実施の形態のホール素子１００は、駆動電流を供給するための２組の電極（第１駆動電極１０１と、第２駆動電極１０２と、第１接地電極１５１と、第２接地電極１５２）を有する。また、検出電極群のうちの一部の第１電極群（本実施の形態では第１検出電極２０１、第２検出電極２０２、第５検出電極２０５、および第８検出電極２０８）では、第１駆動電極１０１から第１接地電極１５１および第２接地電極１５２に駆動電流が流れている状態において、磁界に応じてホール電圧が発生する。図３（Ａ）で説明したように、第１駆動電極１０１から第１接地電極１５１に流れる駆動電流に基づくホール電圧により、Ｙ軸検出部５１４はＹ軸方向の磁界を検出する。また、図３（Ｃ）で説明したように、第１駆動電極１０１から第２接地電極１５２に流れる駆動電流に基づくホール電圧により、Ｘ軸検出部５１４はＸ軸方向の磁界を検出する。したがって、本実施の形態のホール素子１００は、２方向の磁界を検出できる。

【0043】

また、検出電極群のうちの一部の第２検出電極群（第３検出電極２０３、第４検出電極２０４、第６検出電極２０６、および第７検出電極２０７）では、第２駆動電極１０２から第１接地電極１５１および第２接地電極１５２に駆動電流が流れる状態において、磁界に応じてホール電圧が発生する。図３（Ｂ）で説明したように、第２駆動電極１０２から第１接地電極１５１に流れる駆動電流に基づくホール電圧により、Ｙ軸検出部５１４はＹ軸方向の磁界が検出される。また、図３（Ｄ）で説明したように、第２駆動電極１０２から第１接地電極１５１に流れる駆動電流に基づくホール電圧により、Ｘ軸検出部５１４はＸ軸方向の磁界が検出される。したがって、第２駆動電極１０２が設けられていないホール素子と比較して、Ｘ軸方向の磁界に対応するホール電圧値、およびＹ軸方向の磁界に対応するホール電圧値を増加させることができる。よって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の磁界の検出の精度（感度）を向上させることができる。

【0044】

また、図２で説明したように、ホール素子１００の４隅に拡散層２３０が形成される。この拡散層２３０により、ホール効果により移動したキャリアを磁気検出部に留まらせることができ、磁界の検出精度を向上させることができる。

【0045】

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態の磁気センサ１０００Ａは、第１の実施の形態の磁気センサ１０００における配線が簡素化されたものである。図５は、第２の実施の形態のホール素子１００と、検出部６０２Ａとの配線の接続関係を説明するための図である。検出部６０２Ａは、アンプ５０２，５０６と、Ｙ軸検出部５１４と、Ｘ軸検出部５１６とを有する。

【0046】

Ｙ軸検出部５１４は、アンプ５０２で増幅されたホール電圧（Ｙ軸方向の磁界に対応するホール電圧）に基づいて、Ｙ軸の磁界を検出する。また、Ｘ軸検出部５１６は、アンプ５０６で増幅されたホール電圧（Ｘ軸方向の磁界に対応するホール電圧）に基づいて、Ｘ軸の磁界を検出する。

【0047】

第２の実施の形態の磁気センサ１０００Ａでは、第１の実施の形態の磁気センサ１０００に比べると感度は半減するものの、検出用回路の配線を簡素化できるため製造コストを削減することができる。磁気センサの設計者は、ホール素子に求められる感度、および配線コストに応じて、第１の実施の形態の構成および第２の実施の形態の構成のいずれを採用するかを決定すればよい。

【0048】

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態の磁気センサ１０００Ｂは、１方向の磁気の検出精度を従来の磁気センサよりも高めたものである。図６は、ホール素子１００と、検出部６０２Ｂとの配線の接続関係を説明するための図である。検出部６０２Ｂは、アンプ５０２，５０４と、合算部５１０と、Ｙ軸検出部５１４とを有する。

【0049】

第１の実施の形態の磁気センサ１０００では、２方向の磁界を検出できる一方、第３の実施の形態の磁気センサ１０００Ｂでは、１方向の磁気の精度を従来の磁気センサよりも高めることができる。したがって、磁気センサの設計者は、検出すべき磁界の方向を２方向にするのか、１方向の磁気の検出精度を高めるのかに応じて第２の実施の形態の構成および第３の実施の形態の構成のいずれを採用するかを決定すればよい。

【0050】

＜第４の実施の形態＞
上述の実施の形態では、ホール素子１００の４隅に形成された拡散層２３０は、ホール素子１００をＺ軸方向から平面視したときに、矩形状である構成を説明した。第４の実施の形態の拡散層は、ホール素子の外周方向に湾曲している。

【0051】

図７は、第４の実施の形態のホール素子１００Ａの構成例を示す図である。ホール素子１００Ａにおいては、４隅に形成された拡散層２３０の代わりに拡散層２２０２が形成されている。拡散層２２０２は、ホール素子１００Ａの外周１００Ｘの方向に湾曲している湾曲面２２０２Ａを有する。

【0052】

たとえば、ホール効果により移動したキャリアが矩形状である拡散層２３０の頂部に当たると、反射方向が一意に定まらないため、キャリアが検出電極側に移動しない状態となり得る。そうすると、検出されるホール電圧が不確定となり、検出精度が低下する場合がある。本実施の形態のように、拡散層が湾曲面２２０２Ａを有するように形成することにより、頂部が形成されないため、キャリアの反射方向の不確定さを低減することが可能となる。したがって、ホール効果により移動したキャリアを確実に検出電極の近傍に移動させることができ、結果として、ホール電圧の検出精度を向上させることができる。

【0053】

＜第５の実施の形態＞
上述の実施の形態においては、駆動電極に供給した電流の一部が、拡散層３０２の表面を伝達して検出電極に漏れる場合がある。この場合には、駆動電極から接地電極に流れる駆動電流の量が減少することから、検出精度が低下する場合がある。第５の実施の形態においては、拡散層３０２よりも浅い拡散層を備えることにより、このような検出精度の低下を防止するものである。図８は、第５の実施の形態のホール素子１００Ｂの構成図である。また、図９は、図８の直線Ｐ－Ｐ’における断面図である。図８および図９に示すように、図８に示すように、第５の実施の形態のホール素子は、拡散層３０２とは別に、拡散層３２２を有する。拡散層３２２は、本開示の「第２絶縁層」に対応する。以下では、第１駆動電極１０１、第２駆動電極１０２と、第１接地電極１５１と、第２接地電極１５２とを、総括的に、「駆動用電極群」と称する場合がある。

【0054】

拡散層３２２は、検出電極群を構成する複数の検出電極（第１検出電極２０１～第８検出電極２０８）のうちの少なくとも１つの電極と、駆動用電極群の電極との間に形成される。図８の例では、拡散層３２２は、検出電極群の各々の電極と、駆動用電極群の各々の電極との間に形成される。図９に示すように、拡散層３２２は、Ｚ軸方向に向かって形成される。また、拡散層３２２の厚み方向の深さ（Ｚ軸方向の寸法）は、拡散層３０２の厚み方向の深さよりも浅い。

【0055】

このように、拡散層３２２が形成されることにより、拡散層３０２の表面を伝達する電流の量を低減できる。したがって、駆動電極から接地電極に流れる駆動電流の量が減少することを防止できる。また、拡散層３２２は、拡散層３０２よりも浅いことにより、検出電極群の各々の電極へのホール効果によるキャリアを移動させることができる。以上により、本実施の形態のホール素子では、検出精度の低下を防止できる。

【0056】

＜第６の実施の形態＞
駆動用電極群および検出電極群の各々の電極は重心Ｃ（図２参照）において、完全に対称となるように配置されることが好ましい。しかしながら、駆動用電極群および検出電極群の各々の電極の配置位置に関する誤差による位置ずれ（アライメントずれ）などがあるため、検出電極群で検出される電圧には、ホール電圧とともにオフセット電圧（不平衡電圧）が含まれる。オフセット電圧に起因して、磁界の検出精度が低下する場合がある。第６の実施の形態では、このオフセット電圧をキャンセルする磁気センサを説明する。

【0057】

図１０および図１１は、ホール素子と等価であるブリッジ回路を示した図である。図１０は、ＶＤＤからＧＮＤまでにおいて、接点Ｆ１および接点Ｆ２を経由して駆動電流を流した場合を示す図である。図１１は、ＶＤＤからＧＮＤまでにおいて、接点Ｆ３から接点Ｆ４に駆動電流を流した場合を示した図である。図１０と図１１とでは、駆動電流の供給の向きが９０度異なっている。ブリッジ回路を構成する４つの抵抗のうち３つの抵抗の抵抗値をＲとし、１つの抵抗の抵抗値をＲ＋αとする。αは、抵抗値のオフセットである。図１０において、点Ｌでの電位は以下の式（１）のようになり、点Ｍでの電位は以下の式（２）のようになり、点Ｌと点Ｍとの電位差は、以下の式（３）のように示される。以下の式のＳは、磁界により発生したホール電圧である。

【0058】

【数1】

【0059】

また、図１１において、点Ｌでの電位は以下の式（４）のようになり、点Ｍでの電位は以下の式（５）のようになり、点Ｌと点Ｍとの電位差は、以下の式（６）のように示される。

【0060】

【数2】

【0061】

式（３）の電圧値と式（６）の電圧値との差分は、以下の式（７）となる。

【0062】

【数3】

【0063】

式（７）からも明らかなように、式（３）と式（６）との差分を算出することにより、ホール素子のオフセット電圧に対応する抵抗値がキャンセルされるとともに、ホール電圧の値を２倍にすることができる。

【0064】

本実施の形態では、検出部６０２と、電流源６０４とが接続されているスイッチ回路６０８が用いられる（図１参照）。本実施の形態では、スイッチ回路６０８を制御することにより、第１状態と第２状態とに切換えることができる。第２状態は、第１状態における駆動電極を接地電極とし、第１状態における接地電極を駆動電極とする状態である。

【0065】

第１状態は、図３および図４に示す状態（図１０に対応する状態）である。図１２は、第２状態（図１１に対応する状態）を示す図である。図１２に示すように、第２状態では、第１駆動電極１０１および第２駆動電極１０２の各々が第１接地電極および第２接地電極となり、第１接地電極１５１および第２接地電極１５２の各々が第１駆動電極および第２駆動電極となる。

【0066】

また、第１駆動電極１０１が、本開示の「第１電極」に対応し、第１接地電極１５１が、本開示の「第２電極」に対応し、第２接地電極１５２が、本開示の「第３電極」に対応し、第２駆動電極１０２が、本開示の「第４電極」に対応する。

【0067】

図４に示すように、第１状態は、第１電極（第１駆動電極１０１）に供給された駆動電流が第２電極（第１接地電極１５１）および第３電極（第２接地電極１５２）に流れておりかつ第４電極（第２駆動電極１０２）に供給された駆動電流が第２電極（第１接地電極１５１）および第３電極（第２接地電極１５２）に流れている状態である。

【0068】

図１２に示すように、第２状態は、第２電極（第１接地電極１５１）に供給された駆動電流が第１電極（第１駆動電極１０１）および第４電極（第２駆動電極１０２）に流れておりかつ第３電極（第２接地電極１５２）に供給された駆動電流が第１電極（第１駆動電極１０１）および第４電極（第２駆動電極１０２）に流れている状態である。

【0069】

Ｙ軸検出部５１４は、該第１状態であるときの合算部５１０からの出力値（ホール電圧）を記憶部（図示せず）に格納し、第２状態であるときの合算部５１０からの出力値（ホール電圧）を記憶部に格納する。そして、Ｙ軸検出部５１４は、第１状態であるときの合算部５１０からの出力値と、第２状態であるときの合算部５１０からの出力値との差分値を算出する。Ｙ軸検出部５１４は、該差分値に基づいて、Ｙ軸方向の磁界を検出する。このＹ軸方向の磁界は、オフセット電圧がキャンセルされた磁界である。

【0070】

Ｘ軸検出部５１６は、第１状態であるときの合算部５１２からの出力値（ホール電圧）を記憶部に格納し、第２状態であるときの合算部５１２からの出力値（ホール電圧）を記憶部に格納する。そして、Ｘ軸検出部５１６は、第１状態であるときの合算部５１２からの出力値と、第２状態であるときの合算部５１２からの出力値との差分値を算出する。Ｘ軸検出部５１６は、該差分値に基づいて、Ｘ軸方向の磁界を検出する。このＸ軸方向の磁界は、オフセット電圧がキャンセルされた磁界である。

【0071】

以上のように、第６の実施の形態の磁気センサにおいては、１つのホール素子を第１状態および第２状態に切換えることによって、オフセット電圧がキャンセルされたの磁界を検出することができる。

【0072】

＜第７の実施の形態＞
第６の実施の形態では、１つのホール素子を第１状態および第２状態のいずれかに切換えることによりオフセット電圧がキャンセルされた磁界を検出する構成を説明した。第７の実施の形態の磁気センサは、スイッチ回路を省略するとともに、第１状態であるホール素子と第２状態であるホール素子とを用いて、オフセット電圧がキャンセルされた磁界を検出する。図１３および図１４は、第７の実施の形態の磁気センサの構成例を示す図である。第７の実施の形態の磁気センサは、第１ホール素子８０１と、第２ホール素子８０２と、検出部６０２Ｇを含む制御回路とを有する。図１３は、第１ホール素子８０１と、第２ホール素子８０２とを示した図であり、図１４は、検出部６０２Ｇを示した図である。第１ホール素子８０１は、図２のホール素子１００と同一の構成である。以下に、第２ホール素子８０２を説明する。

【0073】

第２ホール素子８０２は、第３駆動電極１０３と、第４駆動電極１０４と、第３接地電極１５３と、第４接地電極１５４と、第１１検出電極２１１と、第１２検出電極２１２と、第１３検出電極２１３と、第１４検出電極２１４と、第１５検出電極２１５と、第１６検出電極２１６と、第１７検出電極２１７と、第１８検出電極２１８とを有する。図２で説明した「検出電極群」は、「第１検出電極群」とも称する。また、第１１検出電極２１１と、第１２検出電極２１２と、第１３検出電極２１３と、第１４検出電極２１４と、第１５検出電極２１５と、第１６検出電極２１６と、第１７検出電極２１７と、第１８検出電極２１８とを総括的に「第２検出電極群」とも称する。

【0074】

第３駆動電極１０３および第４駆動電極１０４は、制御部６０６の制御により、駆動電流が供給される電極である。第３接地電極１５３および第４接地電極１５４は、接地電位に接続された電極である。検出電極群は、発生した磁界により生じたホール電圧を検出するための電極である。

【0075】

また、第３駆動電極１０３および第４駆動電極１０４と、第３接地電極１５３および第４接地電極１５４と、第１１検出電極２１１および第１３検出電極２１３と、第１２検出電極２１２および第１４検出電極２１４と、第１５検出電極２１５および第１７検出電極２１７と、第１６検出電極２１６および第１８検出電極２１８との各々は、重心Ｃにおいて、点対称の位置関係にある。

【0076】

第３接地電極１５３は、第３駆動電極１０３のＹ軸の負方向に離間して配置される。第４接地電極１５４は、第３駆動電極１０３のＸ軸の負方向に離間して配置される。第４駆動電極１０４は、第３接地電極１５３のＸ軸の負方向に離間して配置されかつ第４接地電極１５４のＹ軸の負方向に離間して配置される。

【0077】

また、第１１検出電極２１１は、第３駆動電極１０３のＹ軸の正方向に離間して配置される。第１２検出電極２１２は、第３駆動電極１０３のＸ軸の正方向に離間して配置される。第１３検出電極２１３は、第４駆動電極１０４のＹ軸の負方向に離間して配置される。第１４検出電極２１４は、第４駆動電極１０４のＸ軸の負方向に離間して配置される。第１５検出電極２１５は、第３接地電極１５３のＹ軸の負方向に離間して配置される。第１６検出電極２１６は、第３接地電極１５３のＸ軸の正方向に離間して配置される。第１７検出電極２１７は、第４接地電極１５４のＹ軸の正方向に離間して配置される。第１８検出電極２１８は、第４接地電極１５４のＸ軸の負方向に離間して配置される。

【0078】

第２検出電極群は、第３駆動電極１０３から第３接地電極１５３および第４接地電極１５４に駆動電流が流れており、かつ、第４駆動電極１０４から第３接地電極１５３および第４接地電極１５４に駆動電流が流れている状態において、磁界に応じて発生するホール電圧を検出する。

【0079】

次に、図１４を用いて、各電極と、検出部６０２Ｇとの接続関係を説明する。検出部６０２Ｇは、アンプ５０２，５０４，５０６，５０８，５５２，５５４，５５６，５５８と、合算部５１０，５１２，５６０，５６２と、差分部５８０，５８２と、Ｙ軸検出部５１４と、Ｘ軸検出部５１６とを有する。

【0080】

第１６検出電極２１６と第１８検出電極２１８とがアンプ５５２に接続されている第１４検出電極２１４と第１２検出電極２１２とがアンプ５５４に接続されている。第１５検出電極２１５と第１７検出電極２１７とがアンプ５５６に接続されている。第１１検出電極２１１と第１３検出電極２１３とがアンプ５５８に接続されている。

【0081】

合算部５６０は、アンプ５５２で増幅されたホール電圧値（第２ホール素子８０２におけるＹ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）と、アンプ５５４で増幅されたホール電圧値（第２ホール素子８０２におけるＹ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）とを合算する。

【0082】

差分部５８０は、合算部５１０から出力されるホール電圧の合算値（第１ホール素子８０１におけるＹ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）と、合算部５６０から出力されるホール電圧の合算値（第２ホール素子８０２におけるＹ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）との差分値を算出する。この差分値は、オフセット電圧がキャンセルされたＹ軸方向のホール電圧である。Ｙ軸検出部５１４は、該ホール電圧に基づいて、Ｙ軸の磁界を検出する。

【0083】

合算部５６２は、アンプ５５６で増幅されたホール電圧値（第２ホール素子８０２におけるＸ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）と、アンプ５５８で増幅されたホール電圧値（第２ホール素子８０２におけるＸ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）とを合算する。なお、合算部５１０，５１２の処理は、図４と同様である。

【0084】

差分部５８２は、合算部５１２から出力されるホール電圧の合算値（第１ホール素子８０１におけるＸ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）と、合算部５６２から出力されるホール電圧の合算値（第２ホール素子８０２におけるＸ軸方向の磁界に対応するホール電圧値）との差分値を算出する。この差分値は、オフセット電圧がキャンセルされたＸ軸方向のホール電圧である。Ｘ軸検出部５１６は、該ホール電圧に基づいて、Ｘ軸の磁界を検出する。

【0085】

以上により、第７の実施の形態の磁気センサは、オフセット電圧がキャンセルされた、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の磁界を検出できる。

【0086】

第７の実施の形態のホール素子においては、第６の実施の形態の磁気センサと比べると、２つのホール素子が必要となりサイズが大きくなり、スイッチ回路を必要としない。磁気センサの設計者は、装置サイズ、およびスイッチ回路の有無に応じて、第６の実施の形態の構成および第７の実施の形態の構成のいずれを採用するかを決定すればよい。

【0087】

以下では、「上述の第１状態のホール素子と第２状態のホール素子との関係」、および「第１ホール素子と第２ホール素子との関係」をまとめて「特定の関係」とも称する。

【0088】

＜第８の実施の形態＞
上述の実施の形態では、主に、検出される磁界の方向が２方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）であるホール素子を説明した。第８の実施の形態では、検出可能な磁界の方向が３方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向）であるホール素子を説明する。図１５は、第８の実施の形態のホール素子１００Ｈの構成例を示す図である。ホール素子１００Ｈは、ホール素子１００（図２参照）に形成されている４隅の拡散層２３０が省略されるとともに、該４隅の各々に、コンタクト領域および電極が配置される（つまり、４つのコンタクト領域と、４つの電極が配置される）。該４つの電極は、第５駆動電極１０５、第５接地電極１５５、第２０検出電極２２０、および第２１検出電極２２１である。第２０検出電極２２０、および第２１検出電極２２１が、本開示の「第３電極群」に対応する。図１５および後述の図１６の例では、拡散層３２２が設けられている。

【0089】

第５駆動電極１０５は、第１検出電極２０１のＹ軸の正方向に離間しており、かつ第２検出電極２０２のＸ軸の負方向に離間して配置される。第５接地電極１５５は、第３検出電極２０３のＹ軸の負方向側であり、かつ第４検出電極２０４のＸ軸の正方向に離間して配置される。第２０検出電極２２０は、第７検出電極２０７のＹ軸の負方向側であり、かつ第８検出電極２０８のＸ軸の負方向に離間して配置される。第２１検出電極２２１は、第７検出電極２０５のＹ軸の正方向側であり、かつ第６検出電極２０６のＸ軸の正方向に離間して配置される。

【0090】

本実施の形態では、Ｘ軸およびＹ軸の磁界を検出するＸ・Ｙ軸モードと、Ｚ軸の磁界を検出するＺ軸モードとに制御回路により切り換えられる。図１５は、Ｘ・Ｙ軸モードに切り換えられているときを示す図である。図１６は、Ｚ軸モードに切り換えられているときを示す図である。Ｚ軸モードにおいて、磁気センサがＺ軸の磁界を検出するために、半導体基板の表面における駆動電流の水平成分（たとえば、図３に示す経路Ｉ２を流れる電流）が用いられる。

【0091】

Ｘ・Ｙ軸モードは、図１５に示すように、第１駆動電極１０１と第２駆動電極１０２とに駆動電流が供給されており、第１接地電極１５１と第２接地電極１５２とが接地電位を有するモードである。また、Ｘ・Ｙ軸モードは、第５駆動電極１０５には駆動電流が供給されておらず、第５接地電極１５５が接地電位を有さないモードである。

【0092】

Ｚ軸モードは、図１６に示すように、第１駆動電極１０１と第２駆動電極１０２とに駆動電流が供給されておらず、第１接地電極１５１と第２接地電極１５２とが接地電位を有さないモードである。また、Ｚ軸モードは、第５駆動電極１０５に駆動電流が供給されており、第５接地電極１５５が接地電位を有するモードである。つまり、Ｚ軸モードでは、第５駆動電極１０５に供給された駆動電流が拡散層を経由して第５接地電極１５５まで流れるモードである。

【0093】

図１６に示すように、Ｚ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第２０検出電極２２０では、該Ｚ軸方向の磁界と、駆動電流の水平成分の電流（たとえば、図３に示す経路Ｉ２を流れる電流）とに基づくホール効果により、正のホール電圧（＋Ｆｚ）が検出される。また、Ｚ軸の正方向の磁界が生じている場合には、第２１検出電極２２１では、該Ｚ軸方向の磁界と、駆動電流の水平成分の電流（たとえば、図３に示す経路Ｉ２を流れる電流）とに基づくホール効果により、負のホール電圧（－Ｆｚ）が検出される。

【0094】

図１７は、本実施の形態の磁気センサ１０００Ｈの構成例を示す図である。図１７に示すように、磁気センサ１０００Ｈは、ホール素子１００Ｈと、検出部６０２Ｈを有する制御回路とを有する。第２０検出電極２２０と、第２１検出電極２２１とはアンプ５０９に接続されている。アンプ５０９では、第２０検出電極２２０と、第２１検出電極２２１とで検出されたホール電圧（Ｚ軸方向の磁界に対応するホール電圧）が増幅される。Ｚ軸検出部５１４は、アンプ５０９で増幅されたホール電圧値に基づいて、Ｚ軸の磁界を検出する。

【0095】

以上のように、本実施の形態の磁気センサ１０００Ｈであれば、Ｘ軸およびＹ軸のみならず、Ｚ軸の磁界をも検出できる。

【0096】

［その他の実施の形態］
（１） 上述した電極の配置に限られず、電極を他の配置にした場合であっても、磁気センサは、磁界を検出できる。図１８は、別の実施の形態のＹ軸の磁界を検出するモードを示す図である。図４の例では、内側の４つの電極が駆動電極および接地電極である構成が示されているが、図１８の例では、外側の４つの電極が駆動電極および接地電極である構成が示されている。

【0097】

図１９および図２０は、Ｙ軸の磁界を検出せずにＸ軸の磁界を検出するモードであるときのホール素子を示した図である。図１９の例では、内側の４つの電極が駆動電極および接地電極である構成が示されているが、図２０の例では、外側の４つの電極が駆動電極および接地電極である構成が示されている。

【0098】

（２） 図２１は、図１６のホール素子と、「特定の関係」にあるホール素子を示す図である。制御回路は、Ｚ軸の磁界を検出するモードにおいて、図１６で示したホール素子の状態と、図２１で示したホール素子の状態とに所定期間毎に切換えることにより、オフセット電圧がキャンセルされたＺ軸の磁界を検出できる。また、磁気センサは、図１６で示した第１ホール素子と、図２１で示した第２ホール素子とを備えることによりオフセット電圧がキャンセルされたＺ軸の磁界を検出できる。

【0099】

（３） 図１６においては、磁気センサが、Ｚ軸の磁界を検出するための１つの電極群（第５駆動電極１０５、第５接地電極１５５、第２０検出電極２２０、および第２１検出電極２２１）を有する構成を説明した。しかしながら、ホール素子は、Ｚ軸の磁界を検出するための複数の電極群を有する構成が採用されてもよい。図２２は、４組の電極群を有する構成が採用されたホール素子の構成例である。図２２の例では、ホール素子は、４つの電極群７００Ａ～７００Ｄを有する。４つの電極群７００Ａ～７００Ｄの各々は、２つの駆動電極２つの検出電極により構成される。また、Ｘ軸の磁界を検出するモードにおいてもＸ軸の磁界を検出するための複数の電極群を有する構成が採用されてもよい。Ｙ軸の磁界を検出するモードにおいてもＹ軸の磁界を検出するための複数の電極群を有する構成が採用されてもよい。

【0100】

また、図２３は、図２２で示したホール素子と「特定の関係」にあるホール素子を示す図である。制御回路は、図２２で示したホール素子の状態と、図２２で示したホール素子の状態とに所定期間毎に切換えることにより、オフセット電圧がキャンセルされたＺ軸の磁界を検出できる。

【0101】

（４） 図１５の例では、Ｚ軸の磁界を検出するための第５駆動電極１０５と第５接地電極１５５とが図２のホール素子１００に対して新たに設けられる例を説明した。しかしながら、第５駆動電極１０５と第５接地電極１５５とを新たに設けずにＺ軸の磁界を検出する構成が採用されてもよい。図２４は、この構成が採用されたホール素子の構成例を示す図である。図２４の構成であっても、磁気センサは、Ｚ軸の磁界を検出できる。図２５は、図２４のホール素子と、「特定の関係」にあるホール素子を示す図である。制御回路は、Ｚ軸の磁界を検出するモードにおいて、図２４で示したホール素子の状態と、図２５で示したホール素子の状態とに所定期間毎に切換えることにより、オフセット電圧がキャンセルされたＺ軸の磁界を検出できる。また、磁気センサは、図２４で示した第１ホール素子と、図２５で示した第２ホール素子とを備えることによりオフセット電圧がキャンセルされたＺ軸の磁界を検出できる。なお、図２４および図２５の例では拡散層２２０２を有する構成が採用されている。なお、図２４および図２５の例では、拡散層２２０２が採用されている。

【0102】

（５） 第７の実施の形態で説明した検出部６０２Ｇの構成は他の構成としてもよい。図２６は、検出部６０２Ｇとは異なる検出部６０２Ｉの構成を示した図である。以下では、第１ホール素子８０１と、第２ホール素子８０２とにおいて、駆動電極またはグランド電極との位置関係が同一である電極を、「対応する電極」という。対応する電極は、検出されるホール電圧の方向（Ｘ軸の正方向、Ｘ軸方向の負方向、Ｙ軸の正方向、およびＹ軸の負方向）が同一である。たとえば、第１ホール素子８０１の第３検出電極２０３と、第２ホール素子８０２の第１２検出電極２１２とは対応する電極となる。

【0103】

図２６の例では、対応する電極のホール電圧が平均化されて１のアンプに入力される。図２６の例では、第３検出電極２０３からの配線と、第１２検出電極２１２からの配線とがアンプ５０２に接続されている。つまり、第３検出電極２０３で検出されたホール電圧（＋Ｆｘ）と、第１２検出電極２１２でホール電圧（＋Ｆｘ）とが平均化されて、新たなホール電圧（＋Ｆｘ）として、アンプ５０２に入力される。他の検出電極からのホール電圧も同様に、１のアンプに入力される。

【0104】

また、検出部６０２Ｇは、第１状態および第２状態に切替える第５の実施の形態の検出部に適用されてもよい。

【0105】

検出部６０２Ｇ（図１４参照）においては、たとえば、第３電極２０３および第１電極２０１で検出されたホール電圧と、第７電極２０７および第５電極２０５で検出されたホール電圧とが合算部５１０で合算されることから、感度を向上させつつ、オフセット電圧をキャンセルできる。一方、検出部６０２Ｉ（図２６参照）においては、アンプの数を減少させることができる。磁気センサの設計者は、検出精度、およびアンプの数（つまり、磁気センサの装置サイズ）に応じて、検出部６０２Ｇおよび検出部６０２Ｉのいずれを採用するかを決定すればよい。

【0106】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0107】

１００ ホール素子、１０１ 第１駆動電極、１０２ 第２駆動電極、１５１ 第１接地電極、１５２ 第２接地電極、２０１ 第１検出電極、２０２ 第２検出電極、２０３ 第３検出電極、２０４ 第４検出電極、２０５ 第５検出電極、２０６ 第６検出電極、２０７ 第７検出電極、２０８ 第８検出電極、２３０ 拡散層、２５０ 半導体基板、２６０ 半導体領域、５００ 制御回路、５０２，５０４，５０６，５０８ アンプ
５１０，５１２ 合算部、５１４ Ｙ軸検出部、５１６ Ｘ軸検出部、１０００ 磁気センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】