一種交流霍爾系統的製作方法

2023-04-30 09:47:51 3

專利名稱：一種交流霍爾系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及了一種用於檢測磁場的霍爾系統，特別涉及一種製造半導體器件的離子注入機中的交流霍爾系統。
背景技術：
隨著半導體器件集成度越來高，晶圓尺寸越來越大，單位器件尺寸越來越小，對各半導體工藝設備提出了更高的要求。離子注入機作為半導體離子摻雜工藝線的關鍵設備之一，單元器件尺寸越來越小對晶片注入摻雜過程中束流的穩定性及純度要求越來越嚴格。為了得到所需要的離子束，使用了多種穩流電源，如源過濾磁鐵電源，質量分析器電源，平行束透鏡電源，而這些電源的輸出的大電流均連接到相應的磁場線包上。而注入束流的穩定性及束流的純度與磁場B的穩定性及精度密切相關。在當今大部分的注入機系統中，磁場的控制由電流取樣控制電源輸出電流穩定型改為直接由霍爾片組成的霍爾系統採樣磁場B來控制電源的輸出電流的模式。但是由於霍爾片的兩對電極與半導體片不是完全接觸而形成的整流效應，以及兩個霍爾電極的焊點大小不等、熱容量不同引起溫差所產生的寄生直流電勢。它隨時間而變化，導致輸出漂移。

發明內容
針對上述情況，本發明專利介紹了一種霍爾器件交流輸出的磁場檢測系統。本專利通過以下技術方案實現一種霍爾器件交流輸出的磁場檢測系統包括正弦波發生電路(1)、比較器(2)、隔離變壓器(3)、負載電流採樣電路(4)、霍爾片(5)、線性校正電路(6)、琴鍵開關切換電路(7)、隔離變壓器(8)、採樣放大電路(9)、絕對值放大電路 (10)、輸出放大電路(11)。其相互連結情況見圖1。所述的霍爾片(5)的兩個輸入極採用由正弦波發生電路(1)、比較器(2)、隔離變壓器(3)、負載電流採樣電路(4)、霍爾片(5)及採樣放大電路(9)組成的閉環的、可調的恆交流源，霍爾器件對磁場的響應以交流信號的形式輸出；隔離變壓器(3)和隔離變壓器(8) 採用高導磁率鐵氧體P型磁芯，並用金屬鐵筒屏蔽，有效的隔離寄生直流電勢。所述的琴鍵開關切換電路(7)採用多聯琴鍵開關構成的切換電路，用來切換負載電流採樣(4)採集到的正弦波信號al和霍爾片(5)經線性校正電路(6)採集到的正弦波信號a2。本發明具有如下顯著優點1.霍爾片(5)的兩個輸入電極注入恆交流信號，霍爾片(5)對磁場的響應以交流的形式輸出，採用隔離變壓器(3)和隔離變壓器(8)能有效的隔離寄生直流電勢，防止輸出漂移。2.採用開關切換電路(7)切換負載電流採樣(4)採集到的正弦波信號al和霍爾片(5)經線性校正電路(6)採集到的正弦波信號a2 ；方便調試和故障的解決。


圖1是本專利一種交流霍爾系統原理框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步介紹，但不作為對本專利的限定。本發明的一種實施方式如圖1中所示。圖1中示出了一種霍爾器件交流輸出的磁場檢測系統，其包括正弦波發生電路(1)、比較器(2)、隔離變壓器(3)、負載電流採樣電路(4)、霍爾片 (5)、線性校正電路(6)、琴鍵開關切換電路(7)、隔離變壓器⑶、採樣放大電路(9)、絕對值放大電路(10)、輸出放大電路(11)。所述的正弦波發生電路(1)產生固定頻率，幅值可調的正弦波信號；所述的比較器(2)採用工業級op07集成運放；隔離變壓器(3)和隔離變壓器⑶用來隔離和放大採集到的正弦波信號；所述的霍爾片(5)採用型號為HGT-3010的霍爾傳感器；所述的琴鍵開關切換(8)採用多聯琴鍵開關構成的切換電路，用來切換負載電流採樣(4)採集到的正弦波信號al和霍爾片(5)經線性校正電路(6)採集到的正弦波信號a2;所述的輸出放大電路(11)將檢測到的正弦波信號與絕對值放大電路產生的方波信號進行檢波放大就可以得到一個與磁場成曲線關係的電壓值。在該實施方式中，霍爾片(5)的兩個輸入極採用由正弦波發生電路(1)、比較器 (2)、隔離變壓器(3)、負載電流採樣電路(4)、霍爾片(5)及採樣放大電路(9)組成的閉環的、可調的恆交流源。所述的正弦波發生電路(1)產生固定頻率和幅值可調的正弦波信號作為基準信號與負載電流採樣(4)到的正弦波信號al經採樣放大電路(9)處理後的信號進行比較構成一個閉環控制的恆交流源電路，霍爾器件對磁場的響應以交流信號的形式輸出ο在該實施方式中，隔離變壓器(3)和隔離變壓器(8)採用型號為2KPQ20/20高導磁率鐵氧體P型磁芯，線徑0.2mm，並用金屬鐵筒屏蔽。當霍爾片(5)的兩對電極與半導體片不是完全接觸而形成的整流效應，以及兩個霍爾電極的焊點大小不等、熱容量不同引起溫差所產生的寄生直流電勢，隔離變壓器(3)和隔離變壓器(8)都將有效的將其隔離。在該實施方式中，琴鍵開關切換電路(7)用來切換負載電流採樣(4)採集到的正弦波信號al或霍爾片(5)經線性校正電路(5)採集到的正弦波信號a2。如果切換到負載電流採樣⑷採集到的正弦波信號al時，經隔離變壓器(8)、採樣放大電路(9)、絕對值放大電路(10)及輸出放大電路(11)處理後所得到的電壓值即可以用來作為本系統的參考信號，在調試的過程的，不需要外加磁場B，就可以將本系統中各參數(如恆交流源的頻率和幅值、輸出放大電路的放大倍數等)調試成功；當參數調試成功時，只要切換到線性校正電路(5)採集到的正弦波信號就可以用來檢測磁場B。此琴鍵開關切換電路(7)在排除故障時同樣也很實用，只需切換開關，就可以判斷磁場方向是否正確。本實專利的特定實施例已對本專利的內容做了詳盡說明。對本領域一般技術人員而言，在不背離本專利精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都構成對本專利的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1. 一種霍爾器件交流輸出的磁場檢測系統，由正弦波發生電路(1)、比較器(2)、隔離變壓器⑶、負載電流採樣電路⑷、霍爾片(5)、線性校正電路(6)、琴鍵開關切換電路(7)、 隔離變壓器⑶、採樣放大電路(9)、絕對值放大電路(10)、輸出放大電路(11)組成，其相互連結情況見圖1。其特徵在於1.所述的霍爾片(5)的兩個輸入極採用由正弦波發生電路(1)、比較器(2)、隔離變壓器(3)、負載電流採樣電路(4)、霍爾片(5)及採樣放大電路(9)組成的閉環的、可調的恆交流源，霍爾器件對磁場的響應以交流信號的形式輸出；隔離變壓器(3)和隔離變壓器(8)採用高導磁率鐵氧體P型磁芯，並用金屬鐵筒屏蔽，有效的隔離寄生直流電勢。
2.所述的琴鍵開關切換電路(7)採用多聯琴鍵開關構成的切換電路，用來切換負載電流採樣(4)採集到的正弦波信號al和霍爾片(5)經線性校正電路(6)採集到的正弦波信號a2。
全文摘要
本發明涉及了一種交流霍爾系統，用於檢測磁場。該系統包括正弦波發生電路(1)、比較器(2)、隔離變壓器(3)、負載電流採樣電路(4)、霍爾片(5)、線性校正電路(6)、琴鍵開關切換電路(7)、隔離變壓器(8)、採樣放大電路(9)、絕對值放大電路(10)、輸出放大電路(11)。本專利對霍爾器件的兩個輸入電極注入恆交流信號，霍爾片(5)對磁場的響應以交流的形式輸出，隔離變壓器(3)和隔離變壓器(8)的設計能有效的隔離寄生直流電勢，防止輸出漂移。具有防幹擾能力強，檢測精度高以及調試方便等特點。
文檔編號G01R33/07GK102445670SQ20101051364
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月13日 優先權日2010年10月13日
發明者伍三忠, 唐景庭, 孫勇, 彭彬, 彭立波 申請人:北京中科信電子裝備有限公司