(57)【要約】実施形態において、方法は、校正可能な磁界センサのセンサエレメントから励磁コンダクタ構造の励磁コンダクタの励磁コンダクタ間隔を決定するために示され、励磁コンダクタ構造は、第１の励磁コンダクタおよびおよびそれから間隔を置かれる第２の励磁コンダクタを含み、さらに、センサエレメントは、第１または第２の励磁コンダクタによって校正可能である。その方法は、磁界センサのセンサエレメントにおいて第１の磁界成分を生成するために励磁コンダクタ構造の第１の励磁コンダクタに第１の電流を印加するステップ、および、センサエレメントによって第１の磁界成分に依存する量を決定するステップを含む。さらに、その方法は、磁界センサのセンサエレメントにおいて第２の磁界成分を生成するために励磁コンダクタ構造の第２の励磁コンダクタに第２の電流を印加するステップ、および、センサエレメントによって第２の磁界成分に依存する量を決定するステップを含む。さらに、その方法は、第１の励磁コンダクタおよび間隔を置かれた第２の励磁コンダクタ間の励磁コンダクタ中間間隔と第１および第２の磁界成分に依存する量とに基づいて磁界センサのセンサエレメントから励磁コンダクタの励磁コンダクタ間隔を確立するステップを含む。【選択図】図１
2013539195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
校正可能な磁界センサ（１０）のセンサエレメント（２０ａ）から励磁コンダクタ構造（１４）の励磁コンダクタ（１５、１６）の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法であって、前記励磁コンダクタ構造（１４）は、第１の励磁コンダクタ（１５）およびそれから間隔を置かれる第２の励磁コンダクタ（１６）を含み、さらに、前記センサエレメント（２０ａ）は、前記第１（１５）または第２（１６）の励磁コンダクタ（１５）によって校正可能であり、前記方法は、
前記磁界センサ（１０）の前記センサエレメント（２０ａ）において第１の磁界成分（Ｂ0,x）を生成するために前記励磁コンダクタ構造の前記第１の励磁コンダクタ（１５）に第１の電流Ｉ0を印加するステップ（１００）、
前記センサエレメント（２０ａ）によって前記第１の磁界成分（Ｂ0,x）に依存する量を決定するステップ（１１０）、
前記磁界センサ（１０）の前記センサエレメント（２０ａ）において第２の磁界成分（Ｂ1,x）を生成するために前記励磁コンダクタ構造（１４）の前記第２の励磁コンダクタ（１６）に第２の電流Ｉ1を印加するステップ（１２０）、
前記センサエレメント（２０ａ）によって前記第２の磁界成分（Ｂ1,x）に依存する量を決定するステップ（１３０）、および
前記第１の励磁コンダクタ（１５）および前記間隔を置かれた第２の励磁コンダクタ（１６）間の励磁コンダクタ中間間隔と前記第１および第２の磁界成分（Ｂ0,x、Ｂ1,x）に依存する前記量とに基づいて前記磁界センサ（１０）の前記センサエレメント（２０ａ）から前記励磁コンダクタ（１５、１６）の前記励磁コンダクタ間隔を確立するステップ（１４０）を含む、励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項２】
前記印加するステップ（１００、１２０）において、前記第１および第２の電流Ｉ0、Ｉ1は、制御手段（３０）によって前記第１（１５）および第２（１６）の励磁コンダクタに続いて印加される、請求項１に記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項３】
前記印加するステップ（１００、１２０）において、異なる平行な第１および第２の磁界成分（Ｂ0,x、Ｂ1,x）が前記センサエレメント（２０ａ）において生成される、請求項１または請求項２に記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項４】
前記確立するステップ（１４０）は、評価手段（４０）で実行され、前記評価手段（４０）には、前記励磁コンダクタ間隔を決定するために前記磁界成分（Ｂ0,x、Ｂ1,x）に基づいて決定される前記量と前記励磁コンダクタ中間間隔とが提供される、請求項１ないし請求項３のうちの１つに記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項５】
前記決定するステップ（１１０、１３０）において、前記センサエレメント（２０ａ）の出力電圧値が前記磁界成分（Ｂ0,x、Ｂ1,x）に依存する前記量として決定される、請求項１ないし請求項４のうちの１つに記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項６】
前記確立するステップ（１４０）は、前記第１（１５）および第２（１６）の励磁コンダクタの空間配置と前記センサエレメント（２０ａ）の中央点Ｓとに基づく三角関係を互いに考慮することによって実行される、請求項１ないし請求項５のうちの１つに記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項７】
前記磁界センサ（１０）は、対称的に配置される少なくとも２つのペアセンサエレメント（２０ａ）を有するセンサエレメントアセンブリ（２０）を含み、さらに、前記励磁コンダクタ（１４）は、前記ペアセンサエレメントに関して非対称的に配置される、請求項１ないし請求項６のうちの１つに記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項８】
前記印加するステップ（１００、１２０）は、前記電流Ｉ0およびＩ1が対称的に配置される前記センサエレメントアセンブリ（２０）の前記ペアセンサエレメントの前記少なくとも１つに割り当てられる前記第１（１５）および第２（１６）の励磁コンダクタのセクション（１５ａ、１６ａ）においてだけそれぞれ印加されるように、実行される、請求項７に記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項９】
前記励磁コンダクタ構造（１４）は、電流Ｉ0およびＩ1が矩形の励磁ループ（１４）の２つの隣接辺を含む前記第１（１５）および第２（１６）の励磁コンダクタのセクション（１５ａ、１６ａ）においてだけそれぞれ印加されるように、矩形の励磁ループとして実装される、請求項８に記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項１０】
前記磁界センサ（１０）に割り当てられるオンチップメモリエレメントにおいて前記確立された励磁コンダクタ間隔を格納するステップをさらに含む、請求項１ないし請求項９のうちの１つに記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための方法。
【請求項１１】
励磁コンダクタ構造（１４）の励磁コンダクタ（１５、１６）によって校正可能である少なくとも１つのセンサエレメント（２０ａ）を有する磁界センサ（１０）を校正するための方法であって、前記励磁コンダクタ構造（１４）は、第１の励磁コンダクタ（１５）およびそれから間隔を置かれる第２の励磁コンダクタ（１６）を含み、前記方法は、
請求項１ないし請求項１０のうちの１つに記載の前記校正可能な磁界センサ（１０）のセンサエレメント（２０ａ）から前記励磁コンダクタ構造（１４）の励磁コンダクタ（１５、１６）間の励磁コンダクタ間隔を決定するステップ、
前記磁界センサ（１０）の前記センサエレメント（２０ａ）を校正するステップを含み、校正するステップは、前記第１または第２の励磁コンダクタに校正電流を印加することによって、前記決定するステップにおいて確立される前記励磁コンダクタ間隔に基づいて予め定められる磁界成分が前記センサエレメントの校正可能な出力信号を得るために前記センサエレメントにおいて生成されるように、実行される、磁界センサを校正するための方法。
【請求項１２】
前記校正するステップは、前記出力信号を目標値と比較するステップまたは前記出力信号を磁界成分値に割り当てるステップをさらに含む、請求項１１に記載の磁界センサを校正するための方法。
【請求項１３】
励磁コンダクタ構造（１４）を有する校正可能な磁界センサ（１０）であって、前記励磁コンダクタ構造（１４）は、第１の励磁コンダクタ（１５）およびそれから間隔を置かれる第２の励磁コンダクタ（１６）を含み、さらに、前記磁界センサ（１０）は、第１または第２の励磁コンダクタ（１４）によって校正可能である少なくとも１つのセンサエレメント（２０ａ）を含み、前記校正可能な磁界センサ（１０）は、
前記第１（１５）または前記第２（１６）の励磁コンダクタおよび前記センサエレメント（２０ａ）間の励磁コンダクタ間隔を決定するための間隔の決定フェーズにおいて、前記センサエレメント（２０ａ）において異なる磁界成分（Ｂ0,x、Ｂ1,x）を生成するために、電流を前記第１（１５）または第２（１６）の励磁コンダクタに印加しさらに前記２つの励磁コンダクタ（１５、１６）の他の１つに一時的にオフセットするために実装される制御手段（３０）、および
前記異なる磁界成分に依存する量に基づいて、さらに、前記第１の励磁コンダクタ（１５）および前記第２の励磁コンダクタ（１６）間の励磁コンダクタ中間間隔に基づいて、前記センサエレメント（２０ａ）から前記第１（１５）または第２（１６）の励磁コンダクタの前記励磁コンダクタ間隔を確立するために実装される評価手段（４０）を含む、校正可能な磁界センサ（１０）。
【請求項１４】
前記制御手段（３０）は、前記第１（１５）または第２（１６）の励磁コンダクタにおいて電流を印加することによる校正フェーズの間、前記センサエレメントの校正可能な出力信号を得るために前記センサエレメント（２０ａ）において前記間隔の決定フェーズにおいて決定される前記励磁コンダクタ間隔に基づいて予め定められる磁界成分を生成するためにさらに実装される、請求項１３に記載の校正可能な磁界センサ（１０）。
【請求項１５】
前記評価手段（４０）は、前記異なる磁界成分（Ｂ0,x、Ｂ1,x）に依存する前記量の比率に基づいて、さらに、前記励磁コンダクタ中間間隔に基づいて、前記センサエレメント（２０ａ）から前記第１（１５）または第２（１６）の励磁コンダクタの励磁コンダクタ間隔を確立するために実装される、請求項１３ないし請求項１４のうちの１つに記載の校正可能な磁界センサ（１０）。
【請求項１６】
前記センサエレメント（２０ａ）は、前記磁界センサ（１０）が実装される半導体基板（４）の主表面（４ａ）と平行に磁界を決定するために実装される垂直ホールセンサである、請求項１３ないし請求項１５のうちの１つに記載の校正可能な磁界センサ（１０）。
【請求項１７】
前記校正可能な磁界センサ（１０）は、基準点（４５）において磁界を決定するための複数の割り当てられたホールセンサエレメントを含む多次元ホールセンサとして実装される、請求項１３ないし請求項１５のうちの１つに記載の校正可能な磁界センサ（１０）。
【請求項１８】
前記第１の励磁コンダクタ（１５）または前記第２の励磁コンダクタ（１６）は、別々の励磁コンダクタとして実装される、請求項１３ないし請求項１７のうちの１つに記載の校正可能な磁界センサ（１０）。
【請求項１９】
前記間隔の決定フェーズにおいて決定される前記励磁コンダクタ間隔を格納するために実装されるオンチップメモリ手段（７５）をさらに含む、請求項１３ないし請求項１８のうちの１つに記載の校正可能な磁界センサ（１０）。
【請求項２０】
前記評価手段（４０）は、前記磁界センサ（１０）が配置される半導体基板（４）においてオンチップ制御手段として実装される、請求項１３ないし請求項１９のうちの１つに記載の校正可能な磁界センサ（１０）。
【請求項２１】
励磁コンダクタ構造（１４）の励磁コンダクタ（１５、１６）の１つおよび校正可能な磁界センサ（１０）のセンサエレメント（２０ａ）間の励磁コンダクタ間隔を決定するために第１の励磁コンダクタ（１５）およびそれから間隔を置かれる第２の励磁コンダクタ（１６）を含む励磁コンダクタ構造（１４）の使用法であって、前記磁界センサ（１０）は、前記第１（１５）または前記第２（１６）の励磁コンダクタによって校正可能である少なくとも１つのセンサエレメント（２０ａ）を含み、さらに、前記励磁コンダクタ構造は、異なる磁界成分（Ｂ0,x、Ｂ1,x）が前記励磁コンダクタ間隔を決定するために前記センサエレメント（２０ａ）において生成され得るように、前記励磁コンダクタ（１５、１６）の１つおよび前記センサエレメント（２０ａ）間の励磁コンダクタ間隔を決定するための間隔の決定フェーズにおいて、電流が前記第１（１５）または第２（１６）の励磁コンダクタに印加されさらに前記２つの励磁コンダクタ（１５、１６）の他方において一時的にオフセットされ得るように、実装される、励磁コンダクタ構造（１４）の使用法。
【請求項２２】
前記磁界センサ（１０）は、対称的に配置される少なくとも２つのペアセンサエレメント（２０ａ、２０ｂ）を有するセンサエレメントアセンブリ（２０）を含み、さらに、前記励磁構造（１４）は、前記ペアセンサエレメントに関して非対称的に配置される、請求項２１に記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための励磁コンダクタ構造（１４）の使用法。
【請求項２３】
前記励磁コンダクタ構造は、前記間隔の決定フェーズにおいて前記電流が対称的に配置される前記センサエレメントアセンブリ（２０）の前記ペアセンサエレメントに割り当てられる前記第１および第２の励磁コンダクタのセクション（１５ａ、１６ａ）においてだけそれぞれ印加され得るように、実装される、請求項２２に記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための励磁コンダクタ構造（１４）の使用法。
【請求項２４】
前記励磁コンダクタ構造（１４）は、前記間隔の決定フェーズにおいて電流が印加され得る前記セクション（１５ａ、１６ａ）が矩形の励磁ループ（１４）の２つの隣接辺を含むように、矩形の励磁ループとして実装される、請求項２３に記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための励磁コンダクタ構造（１４）の使用法。
【請求項２５】
コンピュータプログラムが前記磁界センサをテストするためのコンピュータまたはテストデバイス上で実行されるときに、請求項１ないし請求項１２のうちの１つに記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、校正可能な磁界センサのセンサエレメントから励磁コンダクタの励磁コンダクタ間隔を決定するための方法、磁界センサのセンサエレメントを校正するための方法、励磁コンダクタ間隔を決定するための励磁コンダクタ構造の使用法、およびそれぞれの校正可能な磁界センサに関する。特に、磁界センサは、１つまたはいくつかのセンサエレメントを有する水平または横ホールセンサであり得る。
【背景技術】
【０００２】
磁界センサの感度を決定するために、好ましくは周知の磁束密度を有する磁界が、コイルまたは励磁コンダクタを介してセンサの位置に生成され得る。そして、センサの感度は、磁界センサの出力信号の変化を介して推測され得る。磁界センサがホールセンサである場合、出力信号は、それぞれのホール電圧であり得る。このように、ホールセンサに基づく磁界センサにおいて、ホールセンサの感度は、センサエレメントにおいて磁束密度の変化によって引き起こされ得るホール電圧の変化によって推測され得る。半導体基板において統合される統合された磁界センサにおいて、そのようなコイルまたは励磁コンダクタ構造は、半導体チップ上に統合された方法で実施されることもできる。ホールセンサのためのそのような励磁コンダクタの動作モードは、例えば、独国特許第ＤＥ１０２００７０４１２３０号明細書に記載されている。
【０００３】
統合されたコイルまたは励磁コンダクタ構造において、しかしながら別々の励磁コンダクタアセンブリにおいて、半導体基板において磁界センサの生産の間、個々の層構造が半導体デバイスの生産の間に起こるような典型的なプロセス変動を受けるという問題が、起こり得る。半導体デバイスにおいて、これらのプロセス変動は、通常、半導体基板表面に関して横方向においてよりも垂直方向において大きくあり得る。したがって、例えば半導体チップまたは半導体基板において磁界センサの上にまたはそばに導電線として実施される励磁コンダクタ構造の間隔値は、生産の間に狙った理想間隔値から逸脱し得る。磁界センサの実際のセンサエレメントに対する励磁ラインの位置または有効な間隔が電気的励磁コンダクタ構造によって定義された磁界を生成することによって磁界センサの校正に入るので、磁界センサの不正確な校正が、生じ得る。通常、周知の電流は、励磁ラインに戻され得る予め定められた校正磁束密度が校正される磁界センサのセンサエレメントの位置に生成されるように、校正の間に励磁コンダクタ構造に印加される。ここで、校正磁界は、例えば、印加される電流、励磁ラインの幾何学または特性、すなわちその高さ、幅、厚み、材料やその相対位置、すなわちセンサエレメントに対するその間隔を介して、定義された方法で調節可能である。センサエレメントが、例えば、ホールセンサである場合、センサエレメントは、関連したホール電圧を決定しさらに割り当てることによって校正され得る。センサエレメントの位置に生成される周知の校正磁束密度は、磁界センサのセンサエレメントで測定されるそれぞれのホール電圧に割り当てられ得り、それによってセンサエレメントしたがって磁界センサは、校正され得る。
【０００４】
図６ａおよび図６ｂは、半導体基板４において従来の横ホールセンサの平面図および断面図を概略的に示す。横ホールセンサエレメント１は、外部制御回路への電気的接続のために提供される４つのコンタクト端子１ａ−１ｄを有する。チップ表面４ａ、ｘ−ｙ平面、と平行に配置されさらにチップ表面に垂直な磁界成分を測定することができるホールセンサエレメントは、水平または横と呼ばれる。横ホールセンサ１は、図６ａに示されるように、センサの周囲に配置されさらにコイルのような方法で実施される励磁ライン２で励磁され得る。これは、予め定められた校正磁界が励磁コンダクタを用いて定義された電流を印加することによってセンサエレメントにおいて生成され得ることを意味する。横または水平ホールセンサにおいて、半導体デバイスを生産するときに上述のプロセス公差は、図６ｂの断面図に示されるセンサ中央点（検出中央点）Ｓおよび励磁ラインまたはコイル２間の間隔Ａが横方向において生産の間にプロセス公差より数倍大きいので、横ホールセンサの位置にコイルによって生成される磁束密度にほとんど影響を与えない。
【０００５】
図７ａおよび図７ｂは、垂直ホールセンサの概略平面図および断面図を示す。垂直は、チップ表面４ａの平面に垂直なすなわちｘ―ｙ平面に垂直な平面を意味する。図７ａおよび図７ｂに概略的に示される垂直ホールセンサエレメント７は、例えば、能動的な半導体エリアの主表面４ａに沿って５つのコンタクトエリア７ａ−７ｅを含む。チップ表面（ｘ―ｙ平面）と平行に磁界成分を測定することができる垂直ホールセンサは、特に校正のための励磁コンダクタ２によって電流フローで励磁されることもできる。励磁コンダクタは、例えば、図７ａに概略的に示されるように、センサのすぐ上にまたはセンサを越えた付近に引き回され得る。垂直ホールセンサにおいて、上述のプロセス公差は、センサの中央点Ｓおよび励磁コンダクタ２間の間隔Ａがプロセス公差と同じ桁にあり得るので、ホールセンサの生産の間に特に強い影響を有し得る。結果として、垂直ホールセンサの感度は、比較的低い精度でしばしば決定され得るだけである。校正は、それが実際の間隔値Ａで実行されないときに、不正確でありかつ変動を含むことがあり得るが、単に推定された励磁コンダクタ間隔では、それは、製造の間にプロセス公差のため実際にはしばしば完全に正しくないか不正確である。
【０００６】
このように、生産の間にプロセス公差は、センサエレメントの校正が実行される励磁コンダクタの実際に推定された間隔値から実際の間隔または有効な相対位置が逸脱し得るように、垂直方向において基板表面に関して特に強い影響を有し得る。そのため、特に垂直ホールセンサのそのようなセンサの感度は、低い精度でしばしば決定され得るだけである。
【０００７】
このように、磁界センサの改良された校正したがって増加された感度を得るために、磁界センサの励磁ラインおよびセンサエレメント間の励磁コンダクタ間隔を正確にかつ確実に決定することが、望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許第ＤＥ１０２００７０４１２３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、本発明の目的は、センサの感度を非常に正確に決定しまたは校正手順を非常に正確に実行するために、磁界センサから励磁コンダクタの間隔ができるだけ少しの努力でそれでもできるだけ正確に決定され得る概念を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１および請求項１１に記載の本発明の方法によって、請求項１３に記載の校正可能な磁界センサによって、請求項２１に記載の励磁コンダクタ間隔を決定するための励磁コンダクタ構造の使用法によって、さらに、請求項２５に記載のコンピュータプログラムによって解決される。
【００１１】
本発明の有利なさらなる発展は、下位の請求項において見られる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態は、添付図面に関して後述される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態によるセンサエレメントから励磁コンダクタ間隔を決定するための原理を示すための磁界センサのセンサエレメントの断面の概略図である。
【図２】図２は、本発明のさらなる実施形態による磁界センサのセンサエレメントの断面のさらなる概略図であり、励磁コンダクタは、センサエレメントに関してかつ互いにオフセットされる方法で配置される。
【図３】図３は、本発明の実施形態によるセンサエレメントおよび励磁コンダクタ構造の２つ割り当てられた励磁コンダクタを有する磁界センサの概略平面図である。
【図４】図４は、本発明のさらなる実施形態による三次元において磁界成分を検出するための校正可能な磁界センサの平面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態による励磁コンダクタ間隔を決定するための本発明の方法のフロー図である。
【図６ａ】図６ａは、横ホールセンサおよび励磁ラインの平面図である。
【図６ｂ】図６ｂは、横ホールセンサおよび励磁ラインの断面図である。
【図７ａ】図７ａは、励磁ラインを有する垂直ホールセンサの平面図である。
【図７ｂ】図７ｂは、励磁ラインを有する垂直ホールセンサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態の以下の記載に関して、簡単化の理由のために、全体の記載にわたって、同一の参照番号が等しいまたは機能的に等しいエレメントまたはステップのための異なる図において用いられる点に留意すべきである。したがって、同一の参照番号およびそれらの機能性を有するこれらのエレメントは、異なる実施形態において相互に交換可能である。
【００１５】
図１は、センサエレメント２０ａを有する磁界センサ１０の概略断面図を示す。磁界センサ１０は、例えば、垂直ホールセンサであり得る。図１に基づいて、励磁コンダクタ１５例えば第１の励磁コンダクタからセンサエレメント２０ａの中央点Ｓまでの励磁コンダクタ間隔ｚを決定するためめの基本プロセスまたは本発明の方法が、以下に示される。センサエレメント２０ａは、半導体基板表面４ａを有する半導体基板４において実施され得り、第１の励磁コンダクタ１５は、センサエレメント２０ａの真上に配置される。第２の励磁コンダクタ１６は、第１の励磁コンダクタ１５から間隔を置かれて配置されまたはオフセットされ、第１の励磁コンダクタ１５および第２の励磁コンダクタ１６間の励磁コンダクタ中間間隔は、値ｘ1に対応する。第１の励磁コンダクタ１５および第２の励磁コンダクタ１６は、ともに励磁コンダクタ構造１４を形成する。
【００１６】
図１に概略的に示されるように、センサエレメント２０ａは、半導体基板４において実施され得り、いくつかのプロセス層は、半導体基板表面４ａ、例えばセンサエレメント２０ａに対するコンタクト端子３のための金属１プロセス層、および第１および第２の励磁コンダクタ１５、１６が実施され得る金属２プロセス層上に実施され得る。第１の励磁コンダクタ１５および第２の励磁コンダクタ１６は、半導体デバイスの導電線として実施され得る。図１に示されていない絶縁層は、個々の金属化層金属１および金属２間に配置され得る。
【００１７】
2013539195.tif 000003
【００１８】
2013539195.tif 000004
【００１９】
2013539195.tif 000005
【００２０】
2013539195.tif 000006
【００２１】
2013539195.tif 000007
【００２２】
2013539195.tif 000008
【００２３】
第１の励磁コンダクタ１５および第２の励磁コンダクタ１６間の励磁コンダクタ間隔ｘ1は、公知でありまたは比較的簡単な方法で決定され得る。すでに述べたように、さらに、半導体デバイスにおいて水平生産公差は、通常、生産の間に狙った励磁コンダクタ中間間隔が用いられ得るように垂直生産公差より小さい。
【００２４】
2013539195.tif 000009
【００２５】
さらなる実施形態によれば、第１の励磁コンダクタ１５は、第１の励磁コンダクタ１５が第２の励磁コンダクタ１６から間隔を置かれる場合、すなわち、｜ｘ0｜≠｜ｘ1｜が適用される限り、センサエレメント２０ａのすぐ垂直に上にある必要はない（図２を参照）。量ｘ0およびｘ1は、例えば、センサエレメントの中央点Ｓにおいてその原点を有する座標系に関して横間隔を表現することができる。
【００２６】
2013539195.tif 000010
【００２７】
通常、励磁コンダクタ構造１４の第１の励磁コンダクタ１５に第１の電流Ｉ0を印加することによって、通常、第１の磁界成分Ｂ0,xが磁界センサ１０のセンサエレメント２０ａにおいて生成され得ると述べられ得る。その後、センサエレメント２０によって、第１の磁界成分Ｂ0,xに依存する量が確立され得る。その量は、例えば、ホール電圧などの出力信号であり得る。それは、測定され、さらにそれから格納され得る。その後、第２の電流Ｉ1は、磁界センサのセンサエレメントにおいて第２の磁気成分Ｂ1,xを生成するために励磁コンダクタ構造１４の第２の励磁コンダクタ１６において印加され得る。この第２の磁界成分Ｂ1,xは、同様に公式（４）を考慮することによって第１の磁界成分Ｂ0,xと異ならなければならない。そして、第２の磁界成分Ｂ1,xまたは第２の磁界成分Ｂ1,xに依存する量は、センサエレメント２０ａによって再び決定され得り、さらに、おそらくさらなる評価のための評価手段に格納されまたは送信され得る。そして、磁界センサ１０のセンサエレメント２０ａから第１または第２の励磁コンダクタの励磁コンダクタ間隔は、第１の励磁コンダクタおよび第２の間隔を置かれた励磁コンダクタ間の励磁コンダクタ中間間隔ｘ1と第１および第２の磁界成分Ｂ0,xおよびＢ1,xに依存する２つの量とに基づいて確立され得る。このため、例えば、公式（４）または（５）は、それぞれの幾何学的配置について、用いられ得る。確立するステップ、計算するステップまたは決定するステップは、それぞれ、磁界成分Ｂ0,xおよびＢ1,x間の比率に基づいて、さらに、第１の励磁コンダクタ１５および第２の励磁コンダクタ１６間の励磁コンダクタ中間間隔ｘ1に基づいて、実行され得る。第１の電流Ｉ0を印加するステップおよび第２の電流Ｉ1を印加するステップは、第１および第２の励磁コンダクタ１５、１６において電流フローによって生成される磁束密度のオーバーラップが生じないように、さらなる実施形態により遅れずに続いて実行され得る。さもなければ、これは、励磁コンダクタ間隔の不正確なまたは間違った計算を生じ得る。
【００２８】
そして、このようにして確立される有効な励磁コンダクタ間隔値に基づいて、第１または第２の励磁コンダクタにおいて校正電流を印加することによって、正確に予め定められた磁界成分が、センサエレメント２０ａの校正可能な出力信号を得るためにセンサエレメントにおいて生成され得る。確立された「正確な」励磁コンダクタ間隔を用いて、磁界センサの「より正確な」校正は、少なくとも１つのセンサエレメント２０ａで実行され得る。校正可能な出力信号は、例えば、予想された目標値と比較されるかまたは特定の磁界成分値に割り当てられるホールセンサエレメントの出力電圧値であり得る。励磁コンダクタ間隔を決定することによって、センサエレメントにおいて生成される磁界成分は、励磁コンダクタにおいて予め定められた校正電流を印加することによって非常に正確に予め定められ得り、さらに、センサエレメントのそれぞれの出力信号は、正確にかつ確実に校正され得る。
【００２９】
図２に示されるように、本発明のさらなる実施形態において、第１の励磁コンダクタ１５およびセンサエレメント２０ａの中央点Ｓ間の励磁コンダクタ間隔ｚ0は、第２の励磁コンダクタ１６およびｘｙ平面と平行にセンサエレメントの中央点Ｓを通る平面間の間隔ｚ1と異なり得る。上述の場合において、磁界センサの第１の励磁コンダクタおよびセンサエレメント２０ａ間の励磁コンダクタ間隔の決定のために、公式（３）および（４）と異なる他の関係結果が生じ、それは、それぞれのベクトル計算および３角関数を用いて決定され得る。励磁コンダクタの位置に関して幾何学的変化の影響は、センサエレメントの第１の中央点ＳにおいてＢ0,xおよびＢ1,xの磁界成分が異なる限り、３角関数およびベクトル計算の方法を用いて複素変換によって決定され得る。
【００３０】
以下において、図３に基づいて、校正可能な磁界センサ１０の可能な実現は、励磁コンダクタ間隔の上述の決定を考慮して示される。図３は、センサエレメント２０ａと第１の励磁コンダクタ１５およびそれから間隔を置かれる第２の励磁コンダクタ１６からなる励磁コンダクタ構造１４とを有する校正可能な磁界センサ１０の概略平面図を示す。さらに、校正可能な磁界センサは、制御手段３０および評価手段４０を含むことができる。制御手段３０は、センサエレメント２０ａにおいて異なる平行な磁界成分Ｂ0,xおよびＢ1,xをそれぞれ生成するために、電流Ｉ0、Ｉ1を第１または第２の励磁コンダクタ１５、１６において印加しさらに２つの励磁コンダクタの他の１つにおいて一時的にオフセットするために実施される。そして、センサエレメントは、磁界成分Ｂ0,xおよびＢ1,xに依存する異なる出力信号または量を出力する。このように、制御手段３０は、例えば、第１の磁界成分Ｂ0,xがセンサエレメントにおいて生成され、そして、それが第１の出力信号Ｓ0を出力するように、第１の励磁コンダクタ１５において第１の電流Ｉ0を印加することができる。後でまたはその後に、第２の電流Ｉ1は、第１の磁界成分Ｂ0,xと異なる第２の磁界成分Ｂ1,xがセンサエレメント２０ａにおいて生成されるように、制御手段３０によって第２の励磁コンダクタ１６において印加される。したがって、このセンサエレメントは、第１の出力信号と異なる第２の出力信号Ｓ1を出力しまたはそれを評価手段に提供する。
【００３１】
評価手段４０は、異なる磁界成分Ｂ0,xおよびＢ1,xに依存する量に基づいて、さらに、第１および第２の励磁コンダクタ１５、１６間の励磁コンダクタ中間間隔ｘ1に基づいて、センサエレメント２０ａの中央点Ｓから第１または第２の励磁コンダクタの励磁コンダクタ間隔を確立するために実施され得る。このように、評価手段４０は、センサエレメント２０ａに結合され得り、さらに、センサエレメントの異なる第１および第２の出力信号と励磁コンダクタ中間間隔とに基づいて、第１または第２の励磁コンダクタ１５、１６およびセンサエレメント２０ａ間の励磁コンダクタ間隔ｚまたはＲ（図１、２参照）を確立することができる。
【００３２】
例えば公式（４）との関連で、明らかになるように、評価手段４０は、磁界成分Ｂ0,xおよびＢ1,xに依存する異なる量の比率に基づいてさらに励磁コンダクタ中間間隔に基づいてそれぞれのセンサエレメント２０ａから第１または第２の励磁コンダクタ１５、１６の励磁コンダクタ間隔ｚまたはＲを確立するために実施され得る。
【００３３】
さらに、評価手段４０は、図３において点線で示されるように、例えばデータまたは制御信号を制御手段３０で交換するために制御手段３０に結合され得る。例えば確立された励磁間隔のこの情報交換は、後の校正のために必要であり得る。例えば、評価手段は、励磁コンダクタ間隔に関する情報を制御手段３０に送信することができ、そこにおいて、制御手段３０は、センサエレメント２０ａのより正確なまたは厳密な校正のための確立された励磁コンダクタ間隔に基づいて、予め定められた校正電流を第１または第２の励磁コンダクタに印加する。これは、制御手段３０および評価手段４０が、例えば、磁界測定データなどの測定データ、制御データ、または、例えば、確立されたデータでもあるが励磁コンダクタ間隔などの印加されるまたは印加された電流の高さなどを交換することができることを意味する。
【００３４】
さらに、磁界センサ１０の較正プロセスは、センサエレメントの出力信号を目標値と比較するステップまたは出力信号を特定の磁界成分値に割り当てるステップを含むことができる。これは、センサエレメントによって決定される出力信号が予期された目標値と比較され得り、または、これらの出力信号が特定の磁界成分値に割り当てられることを意味する。
【００３５】
実施形態において、評価手段４０は、磁界センサが配置される半導体基板においてオンチップ制御手段として実施され得る。評価手段は、磁界センサとともに半導体基板において統合され得る、デジタルシーケンス制御として、（マイクロ）電子回路として、または、マイクロコントローラとして実施され得る。他の実施態様において、評価手段４０は、例えば、テストデバイスの一部である、オフチップまたは外部評価手段でもあり得る。
【００３６】
図３において概略的にも示されるように、校正可能な磁界センサ１０は、メモリ７５をさらに任意に含むことができる。このメモリにおいて、確立された励磁コンダクタ間隔は、それが厳密かつ正確な校正を実行することができる後の校正の間にいつでも再利用され得るように、格納され得る。メモリ７５は、磁界センサも実施される半導体基板において評価手段４０またはオンチップで、磁界センサにおいて統合され得る。
【００３７】
生産テストの間、励磁コンダクタ間隔は、あらゆる磁界センサのために、例えばウエハレベル上におよび／またはパッケージレベル上の後端に確立され得り、さらに、その個々に確立された励磁コンダクタ間隔は、アプリケーションにおいてそれぞれの磁界センサの後の校正の間、格納された個々の励磁コンダクタ間隔がいつでもまた反復してアクセスされ得るように、その関連したメモリ７５に格納され得る。このように、励磁コンダクタ間隔の決定は、一度だけ実行されなければならなく、その一方で、後の校正フェーズの間、格納された励磁コンダクタ間隔に基づいて、予め定められた磁界成分は、それぞれの校正電流を印加することによって反復して生成され得り、ひいては、磁界センサは、反復して校正され得る。定義された校正電流によって、センサエレメントの校正可能な出力信号は、生成され得り、そして、それは、目標値との比較または磁界成分比較値へのセンサ出力信号の割り当てによってセンサエレメントを校正するために用いられ得る。
【００３８】
実施形態において、励磁コンダクタ間隔を決定するためのさらに校正するための本発明の方法は、磁界センサのためのテストデバイスで実行され得る。そのようなテスト手段は、例えば、いわゆるフロントエンドおよび／またはバックエンドテストシステムを含むことができるが、連続生産のために最適化される必要がない実験室テストデバイスも含むことができる。本発明の方法を実行するコンピュータプログラムまたはプログラムコードは、テストデバイス上で実行され得る。
【００３９】
本発明の実施形態によれば、校正可能な磁界センサ１０は、図４に概略的に示されるように、１つまたはいくつかのセンサエレメントを含むことができる。例えば、校正可能な磁界センサは、１つ、２つまたは４つの横ホールセンサエレメントおよび／または１つ、２つ、４つ、８つまたはそれより多い垂直ホールセンサエレメントを含むことができる。第１および第２の励磁コンダクタ１５および１６を有する励磁コンダクタ構造１４は、例えば、センサエレメントを校正するために、センサエレメントの真上に配置されまたは近接した上においてオフセットされ得る。校正可能な磁界センサは、１つまたはいくつかの空間方向において磁界を決定するための多次元ホールセンサであり得る。
【００４０】
図４は、本発明の実施形態による励磁コンダクタ構造１４を有する校正可能な磁界センサ１０を概略平面図において示す。本発明の校正可能な磁界センサは、基準点４５において磁界の空間成分を検出するための１つまたはいくつかの垂直および／または水平ホールセンサを含む磁界センサであり得る。校正可能な磁界センサ１０は、図４に概略的に示されるように基準点４５において磁界を決定するための複数のホールセンサエレメントを含む。この実施形態において、磁界センサは、３つのセンサエレメントアセンブリ２０、２２および６０を含み、それぞれは、４つの割り当てられたセンサエレメント２０ａ−２０ｄ、２２ａ−２２ｄおよび６０ａ−６０ｄからなる。対向するペアセンサエレメント、例えば２０ａおよび２０ｃまたは２２ｃおよび２２ｄは、互いに対称的に配置され得る。このことにより、励磁コンダクタ１５、１６は、校正フェーズの間、磁界が第１の励磁コンダクタ１５において校正電流ＩK0をさらに第２の励磁コンダクタ１６において校正電流ＩK1を印加することによって生成され得り、等しくない校正磁界成分が互いに対向して配置されるペアセンサエレメントにおいて生成され得るように、ペアセンサエレメントに関して非対称的に配置され得る。校正電流は、例えば、同時にまたは時間的にオーバーラップする方法で励磁コンダクタ構造１４に印加され得る。さらなる実施形態において、校正電流は、連続的に印加されることもできる。
【００４１】
励磁コンダクタ構造１４は、矩形またはコイルのような構造を含む。励磁コンダクタは、例えば、半導体基板においてセンサエレメントの上の金属化平面において導電線であり得り、または、センサエレメントの上にそれぞれマウントされる外部の別々の励磁コンダクタ構造またはコイルでもあり得る。励磁コンダクタ間隔の決定フェーズにおいて、すなわち、センサエレメントから第１の励磁コンダクタ１５または第２の励磁コンダクタ１６の励磁コンダクタ間隔が決定されるときに、第１の電流Ｉ0および第２の電流Ｉ1は、連続的に第１の励磁コンダクタ１５のセクション１５ａ若しくは１５ｂまたは第２の励磁コンダクタ１６のセクション１６ａ若しくは１６ｂにおいてだけ印加されまたは一時的にオフセットされ得り、そこにおいて、セクションは、少なくともペアにおいて対称的に配置されるセンサエレメントの１つのセンサエレメントにそれぞれ割り当てられ得る。セクション１５ａおよび１６ａは、矩形の励磁コンダクタ構造１４の２つの隣接辺を含むことができる。励磁コンダクタ間隔が決定されるべきセンサエレメントに依存して、そのようなセクションは、セクション１５ｂおよび１６ｂを明らかに含むこともできる。
【００４２】
これらのセクションにだけ電流を印加することによって、それぞれのセンサエレメントのそれぞれの中央点Ｓにおいてそれぞれの磁界成分のオーバーラップしたがって破損は、回避され得り、その一方で、校正フェーズの間、磁界は、電流を２つの励磁コンダクタ１５および１６に印加するときにオーバーラップされることができ、さらに、結果として生じる励磁または校正磁界は、生成され得る。センサエレメントに関して、励磁コンダクタ１５および１６は、ペアにおいて対称的に配置され得り、しかしながら、これは、その場合である必要はなく、しかし、通常、センサエレメントアセンブリ内で定義された異なる校正磁界成分の生成を許容するいかなる幾何学も可能である。励磁ラインまたはコイルが垂直センサエレメントの真上に通る場合、それの上のその影響は、隣接しまたは横にオフセットした励磁ラインまたはコイルの影響より著しく高い。
【００４３】
さらに、すでに上述のように、校正可能な磁界センサは、制御手段３０および評価手段４０を含むことができる。制御手段３０および評価手段４０は、オンチップ手段であり得り、しかし、外部デバイスでもあり得り、それによって、それぞれの電流が励磁コンダクタ構造１４に印加され、さらに、センサエレメントのそれぞれの出力信号が確立され、さらに、対応して励磁コンダクタ間隔が決定される。このように、制御手段３０および評価手段４０は、オンチップまたはオフチップデバイスであり得り、それは、ハードウェアまたはソフトウェアにおいて実施され得り、さらに、そのプロセスは、例えば、コンピュータまたはマイクロプロセッサ上で実行され、そのため、それぞれのコンピュータプログラムまたはソフトウェアを含み、または、例えば、確かなシーケンス制御上でも実行される。
【００４４】
以下において、図４における実施形態のために、励磁コンダクタ間隔の決定フェーズおよび校正フェーズは、さらに詳細に記載される。磁界センサのセンサエレメントに対する第１または第２の励磁コンダクタの励磁コンダクタ間隔を決定するための間隔の決定フェーズにおいて、制御手段３０は、例えば、励磁コンダクタ間隔が決定されるセンサエレメントに割り当てられるセクション１５ａまたは１６ａにおいてだけ電流を印加することができる。このため、例えば、第１の電流Ｉ0は、第１の励磁コンダクタ１５のセクション１５ａに印加され得り、さらに、後でまたはその後に、第２の電流Ｉ1が第２の励磁コンダクタのセクション１６ａに印加され得る。このことにより、すでに上述のように、異なる磁界成分Ｂ0,xおよびＢ1,xは、例えば、第１の励磁コンダクタ１５およびセンサエレメント２０ａ間の有効な間隔値または励磁コンダクタ間隔が決定され得るという助けによって、センサエレメント２０ａにおいて生成される。
【００４５】
例えば、間隔値が第１の励磁コンダクタ１５およびセンサエレメント２０ｃ間に決定されるべき場合、電流Ｉ0およびＩ1は、セクション１５ｂおよび１６ｂ全体に制御手段３０によって印加され得り、この場合、電流は、セクション１５ａおよび１６ａ全体に印加されない。
【００４６】
校正フェーズにおいて、校正可能な磁界センサのすべてのセンサエレメント２０ａ−２０ｄ、２２ａ−２２ｄおよび６０ａ−６０ｄは、励磁コンダクタ１５および１６またはコイル１５および１６を介して励磁され得る。これは、特定の校正電流を印加することによって、予め定められた校正磁界フィルタ成分が、確立された励磁コンダクタ間隔に基づいてそれぞれのセンサエレメントにおいて生成され得ることを意味する。それぞれの校正電流ＩK0は、第１の励磁コンダクタ１５の端子ＥＣＰ＿０から端子ＥＣＮ＿０に流れることができ、さらに、校正電流ＩK0は、第２の励磁コンダクタ１６の端子ＥＣＰ＿１から端子ＥＣＮ＿１に印加され得る。そして、それぞれのセンサエレメントは、それぞれの校正可能な出力信号を出力する。
【００４７】
しかしながら、間隔の決定フェーズの間、電流は、ＫＡＬＩ＿０からＥＣＮ＿０におよび／またはＫＡＬＩ＿１からＥＣＮ＿１に、励磁コンダクタ１５、１６の一部を流れるだけである。したがって、校正フェーズおよび間隔の決定フェーズの間、印加されるべき電流のために、例えば間隔の決定フェーズの間、端子ＥＣＰ＿０およびＥＣＰ＿１は、制御手段３０によって高いオーミック状態において開路に切り替えられ得る。しかしながら、校正フェーズの間、端子ＫＡＬＩ＿１およびＫＡＬＩ＿０は、校正測定フェーズおよび間隔の決定フェーズのために異なる電流フローが励磁コンダクタ構造１４において使用可能にされ得るように、高いオーミック状態において開路に切り替えられ得る。
【００４８】
図５においてフロー図に示され、さらに、前記の内容から分かるように、センサエレメントから励磁コンダクタの励磁コンダクタ間隔を決定するための方法は、磁界センサ１０のセンサエレメント２０ａにおいて第１の磁界成分Ｂ0,xを生成するために、励磁コンダクタ構造の第１の励磁コンダクタに第１の電流Ｉ0を印加するステップ１００を含むことができる。さらに、センサエレメント２０ａによって第１の磁界成分Ｂ0,xに依存する量を決定するステップ１１０も、磁界センサ１０のセンサエレメント２０ａにおいて第２の磁界成分Ｂ1,xを生成するために励磁コンダクタ構造１４の第２の励磁コンダクタ１６において第２の電流Ｉ1を印加するステップ１２０も、実行され得る。決定するステップ１３０において、第２の磁界成分Ｂ1,xに依存する量は、センサエレメント２０ａによって決定され得る。さらに、第１の励磁コンダクタ１５および間隔を置かれた第２の励磁コンダクタ１６間の励磁コンダクタ中間間隔と第１および第２の磁界成分Ｂ0,xおよびＢ1,xに依存する量とに基づいて磁界センサ１０のセンサエレメント２０ａから励磁コンダクタ１５または１６の励磁コンダクタ間隔を確立するステップ１４０が、実行される。
【００４９】
さらに、本発明のいくつかの形態が装置との関連で記載されているにもかかわらず、これらの形態も、装置のブロックまたはデバイスがそれぞれの方法ステップまたは方法ステップの特徴として考慮され得るように、それぞれの方法の記載を表すことが明らかである点に留意すべきである。同様に、方法ステップとの関連でまたは方法ステップとして記載されている形態も、それぞれの装置のそれぞれブロック、詳細または特徴の記載を表す。
【００５０】
特定の実施要求に応じて、本発明の実施形態は、ハードウェアにおいてまたはソフトウェアにおいて実施することができる。実施は、それぞれの方法が実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働することができまたは協動する、電子的に可読の制御信号が格納される、デジタル記憶媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ、ハードディスクまたは他の磁気若しくは光メモリを用いて実行することができる。このように、デジタル記憶媒体は、コンピュータ可読であり得る。このように、本発明によるいくつかの実施形態も、ここに記載される方法の１つが実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協動することができる電子的に可読の制御信号を含むデータキャリアを含む。
【００５１】
通常、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実施することができ、そのプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータまたはテストデバイス上で実行されるときに、方法の１つを実行するために働く。プログラムコードは、例えば、機械可読のキャリアに格納され得り、または、半導体回路として実施され得る。
【００５２】
換言すれば、本発明の方法の実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ上で実行されるときに、ここに記載される方法の１つを実行するためのプログラムコードを含むコンピュータプログラムである。このように、本発明の方法のさらなる実施形態は、ここに記載される方法の１つを実行するためのコンピュータプログラムが記録されるデータキャリア（またはデジタル記憶媒体またはコンピュータ可読の媒体）である。
【００５３】
通常、いくつかの実施形態において、その方法は、いかなるハードウェアデバイスによっても実行される。それは、例えば、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）のような万能ハードウェア、ＡＳＩＣのようなその方法に特有のハードウェア、またはデジタルシーケンス回路であり得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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2013539195.tif 000021
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