基于MEMS技術(shù)硅磁敏三極管差分結(jié)構(gòu)制作及特性研究.pdf

1、本文在分析立體結(jié)構(gòu)硅磁敏三極管基本結(jié)構(gòu)、工作原理和特性基礎(chǔ)上，給出集成化硅磁敏三極管差分結(jié)構(gòu)，該集成化結(jié)構(gòu)由兩個相反磁敏感方向的硅磁敏三極管(T-1管和T-2管)和集電極負載電阻構(gòu)成，包括一個發(fā)射極(E)、兩個基極(B1、B2)、兩個集電極(C1、C2)和兩個集電極負載電阻(RL1、RL2)。理論分析給出，該結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)外加磁場測量且磁靈敏度得到提高，根據(jù)基本結(jié)構(gòu)，采用ATLAS軟件構(gòu)建硅磁敏三極管差分結(jié)構(gòu)仿真模型，分別研究基區(qū)長度L和

2、基區(qū)寬度w對集成化硅磁敏三極管差分結(jié)構(gòu)磁特性的影響，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化。基于上述，本文采用MEMS技術(shù)在P型<100>晶向雙面拋光高阻單晶硅襯底上制作硅磁敏三極管差分結(jié)構(gòu)集成化芯片。
　　室溫條件下，通過采用半導(dǎo)體特性分析系統(tǒng)(KEITHLEY4200)、磁場發(fā)生器系統(tǒng)(CH-1)和高低溫試驗箱（奧貝斯GDJS-100LG-G），分別對單個硅磁敏三極管和硅磁敏三極管差分結(jié)構(gòu)集成化芯片進行IC-VCE特性、磁特性和溫度特性測試。當VD

3、D=10.0V，IB=8.0 mA時，基區(qū)長度L為150μm的單個硅磁敏三極管和硅磁敏三極管差分結(jié)構(gòu)集成化芯片的集電極電壓絕對磁靈敏度分別為259 mV/T和443mV/T，集電極電壓相對溫度系數(shù)分別為116.0 ppm/℃和54.4 ppm/℃，實驗結(jié)果表明硅磁敏三極管集成化差分結(jié)構(gòu)可以提高磁靈敏度和改善溫度特性。在此基礎(chǔ)上，研究基區(qū)長度對集成化芯片IC-VCE特性和磁特性的影響，當VDD=6.0 V，IB=8.0 mA時，基區(qū)長度分