高性能霍尔器件的研制与性能优化

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1、Ｉ硕±学位论文胃礫Ｉ高性能霍尔器件的研制与性能优化作者姓名李芳学校导臟名、职祿鶴霞副教授企业导师巧名Ｖ职琼規双元高工１串请学位娜——ｉ西安电子科技大学学位论文独创性（或创新住）声明导帅秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在Ｌ或标注和致谢指导下进行的研巧Ｘ作及取得的研究成果。尽我所知’除了文中特别加；也不包含中所罗列的内容１＾＾１外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果一为获得西安电子科技大学或其它教

2、育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＾。学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任：日期＇它藻裘－巧本人签名；年部西安电子科技大学关于论文使用巧权的说明目Ｐ：本人完全了解巧安电子科技大学有关保留和使用学位论义的規定，研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文公布论文的全部或部分内容，允许采用影、；学校可的复印件，允许皇阅借周论义。同时本人保证，

3、结合学位论文研巧成果完成的论印、缩印或其它复制手段保存论文名单位为西安电子科技大学。文、发明专利等成果，署。解密后适Ｗ本授权书保密的学位论文在＾年於＾本人签名：＾导师签名：心時＿＿—日期；争如帥円期：。Ｖ、王＿学校代码10701学号1311122877分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文高性能霍尔器件的研制与性能优化作者姓名：李芳领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：高海霞副教授企业导师姓名、职称：胡双元高工学院：微电子学院提交日期：2016年

4、1月DevelopmentandOptimizationofHigh-performanceHallElementAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByLiFangSupervisor:GaoHaixiaAssociateProfessorHuShuangyuanSeniorEngineerFebruary20

5、15摘要摘要当今社会，电子信息化已发展到鼎盛时期，传感器技术、通信技术和计算机技术共同组成了现代信息技术的三大支柱，尤其是各类检测传感技术发展非常迅速。按照不同的用途和工作原理，传感器有很多种类，其中比较重要的一类就是磁敏传感器。该类传感器大多以对磁场比较敏感的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体为材料制作。在各类磁敏传感器中，霍尔器件无疑是其中地位最重要，应用最为广泛的一种，是国防，工业，民用等部门生产制造中不可或缺的重要器件。磁敏传感器的主要功能是将磁信号转化为有效的电信号，因此传感器的灵敏度和可靠性至关重要

6、。砷化镓（GaAs）霍尔器件因其高灵敏度和低温度系数，成为应用最为广泛的磁敏传感器。国内市场上GaAs霍尔器件的销售量非常大，器件来源主要依赖进口。国内拥有砷化镓霍尔器件制造能力的厂商非常少，而且工艺水平有限，所生产的霍尔器件性能远不及市场上同类进口产品。所以，高性能GaAs霍尔器件的国内自主研发与性能优化具有非常重要的研究意义。GaAs霍尔器件性能优劣的主要衡量参数有不平衡电压Vos，霍尔电压VH以及输入输出电阻R，其中不平衡电压Vos是最主要的参数。本文围绕影响霍尔器件性能的一些因素展开实验分

7、析，采用仿真以及器件测试的方法，进行数据分析，在综合器件的各种性能指标，生产成本等因素后，找出最佳的GaAs霍尔器件设计方案。针对高性能霍尔器件的研究，本文主要围绕以下四个方面展开工作：1.研究霍尔器件基本原理，创建仿真模型，利用Maxwell仿真软件研究光刻对位偏差对霍尔输出不平衡电压的影响。2.根据DOE实验原理，选取影响霍尔器件性能参数的主要因素，分类设计各种器件图形、测试图形以及对位图形，完成光刻版的绘制。3.研究了霍尔器件外延片结构，GaAs台面腐蚀方法，欧姆接触以及钝化工艺。通过腐蚀实

8、验，分析出最符合GaAs台面腐蚀要求的H3PO4/H2O2/H2O腐蚀液；确定了GaAs欧姆接触的电极材料：AuGe、Ni、Au，以及测试欧姆接触电阻率ρc的圆形传输线模型CTLM；采用PECVD设备沉积SiO2作为钝化层。最后对GaAs霍尔器件的基本工艺流程进行了设定。4.完成了霍尔器件芯片级的各类测试，根据版图设计的内容，对测试数据分类对比，分析出了各种设计参数对不平衡电压，霍尔电压等性能参数的影响，最后，得出了性能最优的霍尔器件结构。关键词：不平衡电压，Maxwell仿真，D