气敏霍尔器件的制作方法

本发明涉及气体传感器领域，并且特别地涉及用于使用霍尔效应来检测特定气体的气敏霍尔器件。

背景技术：

气体传感器可以用于测量目标气体的浓度。在大多数气体传感器中，目标气体被氧化或还原为电极，这导致可测量的传感器电流。集成的气体传感器利用设置在半导体衬底上的气敏层。很多商业化学气体传感器利用设置在半导体材料上的气敏金属氧化物(mox)层。这种传感器可以以相对低的成本生产并且表现出高灵敏度。在mox材料中，氧化锡经常用于固态传感器中。

最近，石墨烯由于其独特的电特性而用作气敏传感器材料。石墨烯的能带结构使其对化学掺杂特别敏感。甚至少量电子的撤回或捐赠使费米能级显著偏离狄拉克点，并且因此即使电荷载流子数目的微小变化也对石墨烯层的电阻具有显著影响。除了其能带结构之外，石墨烯还具有使其特别适用于气体传感器中的应用的很多其他特性。单层石墨烯在表面处具有每个原子，即使存在非常少的电荷载流子也具有高金属导电性。此外，它具有很少的晶体缺陷，导致约翰逊噪声低。石墨烯器件中的低噪声水平表示可以测量电阻率的非常小的变化(即，小的传感器响应)，从而导致高灵敏度的传感器。石墨烯由于其强的键和缺乏缺陷而在化学上也非常稳定。石墨烯的电导率允许直接测量电阻，并且石墨烯的坚固性允许将仅一个原子厚度的层被加工成气体传感器。

其他气体传感器利用对特定气体的存在敏感的二维电子气(2deg)层。例如，在硅衬底上生长的algan/gan层的界面处形成的二维电子气(2deg)可以用于检测氮氧化物(nox)。在存在湿度的情况下，氮氧化物与开放栅极区域的交互可以可逆地改变2deg的导电性。

如上所述，固态气体传感器中的可测量效应通常是气敏层的电导率(或电阻率)的变化。最近的研究表明，诸如石墨烯层的气敏层(或通常化学敏感层)也可以用于形成霍尔棒。由霍尔效应引起的可测量的横向电压(例如，霍尔电压)也显示出对气体或液体流体的特定原子或分子的存在的显著敏感性。因此，本发明的目的是提供在化学敏感层中利用霍尔效应的传感器。

附图说明

参考以下描述和附图可以更好地理解本发明。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。此外，在附图中，相同的附图标记表示相应的部分。在附图中：

图1是包括用于控制霍尔元件的气敏层中的电荷载流子密度的背栅的气敏霍尔元件的第一示例性实施例的截面图。

图2是对应于图1的截面图的顶视图。

图3是示出图1和图2的霍尔元件的使用的电路图。

图4是包括用于再生霍尔元件的气敏层的加热线圈的气敏霍尔元件的第二示例性实施例的截面图。

图5是包括用于生成磁场以对霍尔元件进行磁偏置的永磁体的气敏霍尔元件的第三示例性实施例的截面图。

图6示出了包括微加热器(用于加热的多晶硅电阻器)的气敏霍尔元件的第四示例性实施例的顶视图。

图7a至图7e示出了可以用于形成霍尔元件的不同几何形状的顶视图。

图8包括示出了关于施加到根据图1的气体传感器的背栅的栅极电压的欧姆电阻率和霍尔电阻率的两个图。

图9示出了用于控制施加到根据图1的气体传感器的背栅的栅极电压的一个示例性电路。

图10是形成在硅膜上的气敏霍尔元件的第一示例性实施例的截面图。

图11是可以用于差分测量或检测不同气体的霍尔元件阵列的顶视图。

图12示意性地示出了霍尔元件阵列的另一示例，该霍尔元件阵列可以使用多路复用器/解多路复用器电路来被控制以选择阵列中的一个或多个特定霍尔元件。

图13示出了说明操作本文中描述的气体传感器的方法的流程图。

图14a至图14c借助于框图和时序图示出了用于调节施加到霍尔元件的背栅的栅极电压的两个示例性调节方案。

图15是气敏霍尔器件的第五示例性实施例的截面图。

图16示出了操作图15的气敏霍尔器件的方法的流程图。

图17a至图17b示出了图15的气敏霍尔器件的旋转电流模式示例。

具体实施方式

在下面描述的示例性实施例中，使用石墨烯层作为用于气敏层的一种可能选项。然而，其他材料可以用作石墨烯的替代物。材料的选择可以取决于实际应用，并且特别地取决于待检测的气体分子的物理和化学性质。

图1是形成在硅衬底1上的示例性固态气体传感器的截面图。图2示出了相应的顶视图。应当注意，可以使用其他衬底材料作为硅的替代物。本图示仅示出了气体传感器的结构。然而，其他部件和电路(例如，控制、驱动器和评估电路)可以集成在与气体传感器相同的衬底和/或相同的芯片封装件中。

导电背栅区域10形成在衬底1中，例如通过(例如在衬底的顶表面上的凹部中)沉积金属层或通过例如掺杂剂的扩散、离子注入等产生掺杂的半导体区域。可替代地，可以沉积多晶的硅(多晶硅)层以形成背栅区域10。在衬底1的顶表面上形成隔离层2，使得隔离层2从形成在隔离层2的顶部上的气敏层15覆盖背栅区域10。在使用石墨烯作为用于形成气敏层15的气敏材料的情况下，隔离层2可以由六方氮化硼(h-bn)制成。氮化硼与石墨烯是等电子的，并且h-bn垫层可以减少石墨烯层的波纹(与使用氧化硅隔离层相比)以及石墨烯层15中的电荷载流子密度的空间不均匀性。如上所述，当暴露于磁场b时在气敏层15中发生的霍尔效应将被评估，以便检测气体分子或测量气体浓度。因此，气敏层15可以被认为是霍尔板(有时也称为霍尔棒)。可替代地，隔离层2可以使用二硫化钼(mos2)或其他材料的氧化物或氮化物(例如，氧化硅)来形成。如上所述，可以使用形成二维电子气(2deg)的层来代替石墨烯来形成气敏层15。2deg层可以出现在基于例如inas、insb、gaas、gan等的iii-v半导体异质结构中。背栅的目的和功能将在后面参考图8和图9来描述。

气敏霍尔板15通过接触霍尔板15的顶表面的力接触电极11和12以及感测接触电极21和22(也参见图2的顶视图)来被接触。力接触电极11、12可以由金属(例如，金、铝等)形成，并且沿着纵向方向布置在气敏霍尔板15的相对端。感测接触电极21、22也可以由金属(例如，金、铝等)形成，但是沿着横向方向(其垂直于纵向方向)布置在气敏霍尔板15的相对端。力接触电极11、12用于馈送传感器电流ih通过气敏霍尔板15，使得传感器电流ih基本上沿着纵向方向穿过霍尔板15。由于霍尔效应，当暴露于垂直于霍尔板15的顶表面取向的磁场b时，跨电流承载霍尔板15而横向地产生电压。该电压也称为“霍尔电压”，并且可以经由感测接触电极21、22在霍尔板15处分接。

图3借助于电路图示出了上述情况。因此，电流源qi生成传感器电流ih，该传感器电流ih施加到第一力接触电极11并且从第二力接触电极12排出。当暴露于如图1所示的磁场时，在感测接触电极21和22之间产生霍尔电压vh。在图3中，仪表连接到感测接触电极21和22。然而，可以理解，该仪表仅代表用于处理霍尔电压vh以便确定指示与气敏霍尔板15(参见图1)交互的气体分子3的期望输出的任何电路。

霍尔电压vh可以根据以下等式来计算

vh＝rh·hb/d(1)

其中d是气敏霍尔板的厚度(参见图1)。比例因子rh通常称为霍尔常数，并且具有每库仑的立方米尺寸。它可以计算为：

rh＝(n·q)^-1(2)

在等式2中，参数n表示电荷载流子密度(例如，每立方米的电子数)，并且参数q表示每电荷载流子的电荷(例如，在电子的情况下是基本电荷-1602·10^-19c)。在电子传导的情况下(q＝-e)，霍尔常数也可表示为：

rh＝ρ·μ＝μ/σ(3)

其中ρ表示霍尔板15的比电阻(σ表示相应的电导率)，并且μ表示电子迁移率。鉴于等式2和3，霍尔常数基本上取决于电导率(其与电荷载流子密度成比例)以及电荷载流子迁移率。

当分子被吸附在气敏层15的表面处时，可以检测到气体分子3(参见图1)。由于气敏层15与气体分子3之间的这种交互，层15的电荷载流子密度或电荷载流子迁移率(或两者)改变，这导致霍尔常数rh以及气敏层15的比电阻p的相应变化。在气敏电阻式传感器中所提到的比电阻的变化是使用欧姆定律测量的，从而产生相对较小的传感器信号。与此相反，在评估霍尔电压时，效果明显更大。电荷载流子密度越低，电荷载流子迁移率越高，霍尔常数越高。当气敏层15(霍尔板)薄(d很小)并且磁通密度b高时，霍尔效应可以被进一步“放大”因子b/d(参见图1)。因此，通过使用具有霍尔板的薄的气敏层，可以构造高灵敏度的气体传感器。

图4示出了气敏霍尔传感器的另一示例性实施例的截面图。图4的示例基本上与图1的先前示例相同，除了在衬底1中提供附加线圈18之外。线圈可以使用任何已知技术集成在硅衬底中。使用类似的技术产生用于集成无芯变压器等的线圈。线圈18可以用于生成磁场b(在测量时段期间)以及/或者生成热量以加热气敏层以用于从气敏层15中解吸气体分子(在再生期间)。出于加热的目的，可以使用多晶硅(多晶的硅)微加热器代替线圈18(参见参考图6的描述)。除了线圈18之外，图4所示的部件与图1相同，并且因此这里不再重复相应的说明。

图5示出了气敏霍尔传感器的另一示例性实施例的截面图。图5的示例基本上与先前的图4相同，但是其中在半导体衬底1下方布置有附加的永磁体4。永磁体4被垂直磁化以生成垂直取向(即，垂直于霍尔板15的表面)的磁场b，这是气体传感器的操作所需要的。在这种情况下，加热线圈18用于气敏层15的加热(再生)。除了永磁体4之外，图5所示的部件与图4相同，并且因此这里不再重复相应的说明。

图6是示出与图2所示的基本相同的示例的顶视图，但是其中在衬底1上在气敏霍尔板15周围布置有附加的多晶硅微加热器。微加热器由多晶硅制成的带状线形成。然而，也可以代替使用除了多晶硅之外的材料(例如，金属)。带状线在衬底1上在霍尔板15周围形成环。然而，带状线也可以设置在霍尔板15下方(在隔离层2下方，参见图1)，并且还可以具有不同的几何形状(例如，曲折的形状)。当被提供电流iheat时，能量rpoly2·iheat被耗散到衬底中并且衬底1的局部温度以及因此霍尔板15的温度增加。可控电流源qh代表被配置为针对微加热器提供电流iheat的任何电子电路。如上所述，可以周期性地激活微加热器以在每个测量循环中“刷新”霍尔板15(从霍尔板解吸气体原子/分子)。在背栅区域10(在俯视图中未示出，参见图1的截面)由多晶硅层形成的情况下，背栅区域可以另外地用作微加热器，因此避免了对于单独的微加热器的需要。

在图1至图6的示例中，霍尔板15具有矩形板的形状。然而，霍尔板15不一定必须具有矩形布局。图7(图7a至图7d)示出了用于霍尔板15的不同的可能布局的顶视图。图7a示出了与先前示例中一样的矩形形状。图7b示出了方形布局。图7c是八边形布局，以及图7d示出了十字形的复杂多边形布局。各种其他布局是可能的。图7e所示的示例性布局允许测量霍尔电压vh(在横向方向上)以及由于霍尔板15的欧姆电阻rxx引起的电压降vs(也参见图8，顶部图)，其中vs＝rxx·ih。

如上所述，气敏层15中的电荷载流子密度n(参见图1至图5的示例)影响霍尔常数rh(参见等式2)，并且电荷载流子密度n受到吸附在气敏层15(霍尔板)的表面处的气体分子3的影响。通常，霍尔常数rh随着电荷载流子密度n的减小而增加。还可以通过将栅极电压vg施加到背栅区域10来控制电荷载流子密度n(参见图1、图4和图5)。图8的图示出了电压vg如何影响气敏层15的(欧姆)电阻rxx(参见图8的顶部图)和霍尔常数rh(参见图8的底部图)。图8的图中的实线表示不存在气体分子3的情况，气体分子3可以被吸附在气敏层15处。特征曲线(实线)在存在气体分子3的情况下向右或向左移动。在气体分子是供体(例如，nh3)的情况下，曲线向右移动(点线)，在气体分子是受体(no2)的情况下，曲线向右移动(虚线)。换言之，可以改变栅极电压vg以“校准”霍尔板。此外，背栅允许通过施加适当的栅极电压vg来在电子传导与空穴传导之间“切换”，其中霍尔常数rh对于空穴传导是正的而在电子传导的情况下是负的。当空穴和电子平衡时(在所谓的狄拉克点)，霍尔常数为零。

图9是示出可以用于驱动气体传感器并且控制施加到气体传感器的背栅10的栅极电压vg的一个示例性电路装置的电路图。在本示例中，包括栅极控制电路的传感器控制单元50提供恒定的传感器电流ih，电流ih经由力接触电极11和12被馈送通过气敏霍尔板15(参见图1)。在开始实际测量之前，通过适当地调节施加到气体传感器的背栅10(参见图1)的栅极电压vg，可以将所得到的霍尔电压vh(参见等式1)调节到零。这种校准(vh＝0)允许高度灵敏地检测/测量周围气氛中的气体分子或气体分子浓度的变化。此外，它允许区分用作供体(例如，nh3)或受体(例如，no2)的气体分子。因此，传感器也可以用于液体中以区分oh^-(氢氧化物)和h3o⁺(氧鎓)离子，即，用于测量ph值。在这种情况下，应当注意，取决于用于霍尔板12的材料，本文中描述的实施例也可以在液体氛围中而不是在气体氛围中使用。术语“化学敏感”用作“气体敏感”和“对液体敏感”两者的统称。

在一个示例性实施例中，霍尔电压vh被连续地调节到零(对于恒定磁场b)。在这种情况下，气体传感器在狄拉克点连续操作，并且可以使用使霍尔电压vh为零所需要的栅极电压vg作为指示气体分子的存在的传感器信号。

如上面参考图4所述，可以提供微加热器以加热气敏霍尔板15，以便再吸收先前吸附在气敏霍尔板15表面处的气体分子。虽然在图4的先前示例中，加热线圈用于加热衬底并且因此加热霍尔板15，但是电流/热量代替地被馈送通过背栅区域10。背栅区域10的电阻(在图10中由电阻器rbg表示)引起iheat2·rbg的耗散功率，其加热背栅区域10并且因此加热上方的气敏霍尔板15。为了达到期望的温度升高，加热的材料的热容应当很小。当加热的材料的质量很小时就是这种情况；并且这可以通过在膜1'上形成气敏层15来实现，如图10的示例所示。在膜1'下方的衬底1中的腔体1″是有效的热隔离，并且因此在背栅区域10中由电流iheat生成的大部分热量通过霍尔板15消散。

对于重复测量，气敏层15可以通过加热来循环地再生(参见图4、图5和图10)。在气敏层15再生之后，随后可以执行校准(即，栅极电压vg的调节)，如参考图9所解释。

图11示出了霍尔板15、15'、15″、15″′的阵列，它们串联连接，使得它们承载由电流源qi提供的相同的传感器电流ih(参见图3)。在当前情况下，阵列由四个霍尔板15组成。然而，在不同的实施例中，可以仅提供两个霍尔板(例如，用于差分测量)。其他实施例可以包括三个或更多个霍尔板。由于串联连接，第一霍尔板15的力接触电极12和第二霍尔板15'的力接触电极11'可以形成为一体。对于不同的霍尔板15、15'、15″、15″′，对气体原子或分子的敏感性可以不同。在这种情况下，可以分别在霍尔板15、15'、15″、15″′处分接的霍尔电压vh、vh'、vh″和vh″′是不同的，并且可以指示气体或特定气体组分与霍尔板的交互。霍尔板15、15'、15″、15″′的阵列可以形成在单个半导体芯片上。可替代地，可以针对不同的霍尔板使用单独的芯片，然而，这些不同的霍尔板可以被包括在相同的芯片封装件中。在差分测量的情况下，可以使用两个霍尔板15和15'的阵列，其中在霍尔板上钝化，使得它不能与环境中的气体分子交互。两个霍尔板15和15'都“看到”相同的传感器电流ih和相同的磁场b，但是只有一个霍尔板经受气体。在这种情况下，可以评估两个霍尔板的霍尔电压vh和vh'的差vh-vh'，以检测气体原子/分子以及/或者测量它们在周围气氛中的浓度。

图12示意性地示出了霍尔元件阵列的另一示例，该霍尔元件阵列可以使用多路复用器/解多路复用器电路来被控制以选择阵列中的一个或多个特定霍尔元件。通过适当控制多路复用器mux和解多路复用器demux，阵列中的一个或多个单独的霍尔板15可以被选择并且被用于特定测量。霍尔板15可以布置成矩阵状并且沿着行和列分布，如图12所示。然而，替代布置是可能的。控制单元50可以执行与图9所示的控制电路50类似的功能。也就是说，控制单元50向所选择的霍尔元件15提供传感器电流ih，接收在所选择的霍尔元件15处分接的霍尔电压vh，并且向所选择的霍尔元件15施加栅极电压vg。取决于实际实现，可以调节栅极电压vg，使得霍尔电压vh保持在零伏的设定点处。但是，可以使用不同的调节方案。可以通过分别提供给多路复用器mux和解多路复用器demux的选择信号selrow和selcol来选择霍尔元件。多路复用器mux被配置为将信号(例如，栅极电压vg和/或传感器电流ih或表示vg或ih的信号、用于激活微加热器的信号等)引导至由选择信号srow识别的霍尔元件。解多路复用器demux被配置为将在由选择信号scol识别的霍尔元件处分接的信号(例如，霍尔电压vh或表示vh的信号)引导到控制电路50。

在如上所述的本示例中，可以选择特定的霍尔元件，并且然后将其用于检测气体原子/分子以及/或者用于测量周围气氛中的气体原子/分子的浓度。每个霍尔元件可以被不同地化学官能化以对不同的气体原子/分子敏感。通过进行一系列测量并且顺序选择不同的霍尔元件，可以识别不同类型的气体。此外，可以一次选择多于一个霍尔元件。在这种情况下，可以并联连接两个或更多个霍尔元件以增加灵敏度(因为气敏层15的总化学活性区域增加)。在这种情况下，“并联连接”表示传感器输出(在此分接霍尔电压vh)并联连接。关于传感器电流ih，霍尔元件15串联连接，使得每个霍尔元件15承载相同的传感器电流ih。

图13示出了说明操作本文中描述的气体传感器的方法的流程图。该方法可以例如通过使用适当配置的控制单元(诸如图9的示例中的传感器控制单元50)来实现。在测量开始时，通过加热传感器来“刷新”气敏霍尔板。加热导致先前已经吸附在气敏霍尔板的表面处的气体分子/原子的解吸附(参见图5)。为此目的，被包括在传感器中的微加热器可以被激活定义的时间段(并且在该时间段之后被停用，参见图13，步骤121)。在传感器的操作期间，霍尔电压被连续监测(参见图9)，并且施加到传感器的背栅区域10的栅极电压vg(参见例如图5)被控制，使得传感器在限定的操作点操作(参见参考图8和图9的说明)。霍尔电压可以处理(例如，数字化)以获得期望形式的测量值(参见图13，步骤122)。然而，期望的信息已经在霍尔电压vh和/或背栅电压vg中。由于栅极电压vg的调节(以保持传感器的操作点)，不需要连续加热传感器。只有当栅极电压vg离开预定义的目标范围时，才可以再次激活加热器以刷新霍尔板，并且测量循环重新开始。检查栅极电压vg是否仍然在期望的目标范围内在图13的示例中标记为步骤123。作为替代方案，气敏霍尔板的刷新可以是时间触发的。在这种情况下，当预定义的循环时间结束时，霍尔板会刷新。当使用两个传感器时，这些传感器可以以交替的方式操作，使得一个传感器刷新(加热器激活)而另一传感器处于测量模式(参见图13，步骤122)。

图14借助于框图和时序图示出了用于调节施加到霍尔元件的背栅的栅极电压的两个示例性调节方案。图14a示出了控制回路，其可以用于连续调节特定霍尔元件15的栅极电压vg，使得在霍尔元件15处分接的霍尔电压vh保持在基本为零伏的水平。也就是说，控制回路的设定点为零。在这种情况下，霍尔元件15在最敏感的操作点连续操作，即，图8的底部图中的曲线的过零点。在这方面，参考图8和图9的相应描述。由于在该示例中霍尔电压vh基本为零，关于气体原子/分子的浓度的信息(或关于是否已经检测到气体原子/分子的信息)仅在施加到霍尔元件15的背栅10的栅极电压vg中。如果栅极电压vg超过预定值，则可以例如通过激活微加热器来触发霍尔元件15的刷新。在本检查中，使用比例/积分(pi)控制器501来调节栅极电压vg，以便将霍尔电压vh保持在零电平。但是，可以使用其他控制器类型。

图14b示出了用于调节栅极电压vg的控制回路的另一示例。与先前示例不同，霍尔电压vh不是连续地调节到零，而是以规则的时间间隔或者当霍尔电压vh超过预定义的阈值电平vhx时归零。然而，可以使用更复杂的用于使霍尔电压归零的方案。在本示例中，每当霍尔电压达到或超过阈值水平vhx时，霍尔电压vh被归零(通过适当调节栅极电压vg)。该功能通过图14c的时序图进一步说明。每次霍尔电压vh达到阈值vhx时，调节栅极电压vg以将霍尔电压vh设置为零。然后，栅极电压恒定，直到霍尔电压vh再次达到阈值vhx。当栅极电压vg离开预定范围(例如，从～vgx到vgx)时，可以暂停测量并且可以刷新霍尔元件，例如，通过激活微加热器(参见图4至图6)。

图15是气敏霍尔器件的第五示例性实施例的截面图。该霍尔器件基本上与图1所示的示例相同，除了该霍尔器件不包括背栅10之外。虽然该霍尔器件和其他霍尔器件被描述为气体敏感，但是应当理解，这些器件通常是化学敏感的。

在没有背栅10的情况下，特定气体分子浓度不被检测。没有背栅10的气敏霍尔板15对气体分子类型相当敏感，并且更简单地检测气体分子类型(例如，一氧化碳、二氧化碳等)的存在，而不是这样的气体分子类型的特定气体浓度。如果检测到气体分子类型的存在，则可以采取安全措施，诸如关闭电气设备。

图15所示的部件与图1那些的实质上相同，除了背栅10之外，并且因此这里不再重复说明。

可以形成图15的气敏霍尔板15的阵列。气敏霍尔板15串联连接并且被不同地化学官能化，以提供对不同原子或分子的灵敏度。该阵列可以用于监测多相气体组合物或多气体组合物。以上详细描述了这种阵列，并且为了简洁起见，这里不再重复进一步的说明。

图16示出了操作图15的气敏霍尔器件的方法的流程图。

例如，该方法可以使用如以上关于图9描述的适当配置的控制单元来实现。在测量开始时，通过加热传感器来“刷新”气敏霍尔板15。如上所述，加热导致在气敏霍尔板15的表面处的加热之前已经被吸附的气体分子/原子的解吸附。为此目的，被包括在传感器中的微加热器可以被激活定义的时间段，并且在该时间段之后被停用(步骤161)，以便实现气敏霍尔板15的预期加热量。在传感器的操作期间，连续监测霍尔电压(步骤162)。霍尔电压可以被处理(例如，数字化)以获得气体的定性浓度的测量(步骤163)。如上所述，尽管该方法被描述为测量气体，但是本公开更广泛地旨在测量化学品。

图17a至图17b示出了图15的气敏霍尔器件的旋转电流模式示例。

旋转电流方法通过平均化气敏霍尔板15的缺陷的贡献以便减小偏移来导致更精确的测量。力和感测电极不是固定的，而是旋转的。更具体地，在旋转电流模式中，电极沿着第一方向序列馈送传感器电流通过气敏霍尔板15，并且沿着第二方向序列在气敏霍尔板15处分接霍尔电压。第二方向序列可以垂直于第一方向序列。更具体地，测量方向在循环期间根据预定义的步骤而旋转，例如，以特定时钟频率旋转90°。传感器电流从一个电极流向面对电极，霍尔电压在横向电极处被分接，于是测量方向在下一周期(即，下一测量阶段)旋转90°。通过合适的正确签名和加权求和或减法来评估在各个测量阶段中测量的霍尔电压。旋转期间的偏移电压应当大致相互抵消，从而保留霍尔信号中依赖于磁场的部分。换言之，通过对电流旋转阶段求平均，减小了偏移误差，同时增加了信噪比。

图17a示出了具有沿着顺时针方向旋转的四个测量阶段的旋转电流模式示例。在第一阶段，第一对角线具有force1电极和force3电极，右上角是force1电极，左下角是force3电极。在另一对角线上是sense4电极和sense2电极，左上角是sense4电极，右下角是sense2电极。在第二阶段，这些电极中的每个电极顺时针旋转90度，在第三阶段旋转另外的90度，并且在第四阶段旋转另外的90度。第四阶段之后的阶段与第一阶段相同。在该示例中，存在四个不同的阶段，但是可以存在任何数目的合适的阶段。而且，可以有任何数目的旋转足以获得测量值的平均值，以减少测量偏移以增加测量信噪比并且因此增加测量精度。

图17b示出了具有四个测量阶段的旋转电流模式示例，其类似于图17a的示例，除了旋转是逆时针方向之外。

虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是对于本领域普通技术人员很清楚的是，在本发明的范围内可以有更多的实施例和实现。因此，除了所附权利要求及其等同物之外，本发明不受限制。关于由上述部件或结构(组件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，除非另外指出，否则用于描述这样的部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的部件的指定功能(即，功能上等同的)的任何部件或结构，即使在结构上不等同于执行本文所示的本发明的示例性实现中的功能的所公开的结构。