MOSFETs力磁传感器集成化研究

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1、中文摘要中文摘要多功能集成传感器以其体积小、重量轻及集成一体化等诸多优点具有广阔应用领域。本文采用MEMS工艺技术在n型单晶硅片上腐蚀硅杯，再利用CMOS工艺技术在硅膜上的最大应力区范围内制作四个沟道互相平行的MOSFET，其中两个P—MOSFET置于硅敏感膜的径向位置，而另外两个P．MOSFET置于硅敏感膜的横向位置，将这四个P．MOSFET集成在一个管芯上组成惠斯通电桥，当硅敏感膜受压力时，硅膜发生微小变形，两个径向的P．MOSFET沟道等效电阻阻值增大，两个横向P．MOSFET沟道等效电阻阻值减小，惠斯通电桥产生力敏输出。在距离源极0．7个沟道长度的位置

2、引出霍尔输出电极，对单一MOSFET霍尔器件来说，在垂直磁场作用下，沟道空穴在洛仑兹力作用下发生偏转，霍尔输出极产生霍尔输出电压瞻，霍尔输出电压随磁感应强度改变而发生改变，实现对磁场的测量。本文介绍了MOSFETS力／磁传感器基本工作原理，并阐述了MOSFETs力／磁传感器的结构设计和制作工艺。在对MOSFETs力／磁传感器的，．矿特性、温度特性进行了测试的基础上计算分析线性度、迟滞、重复性、灵敏度和精度等静态特性。实验结果表明，MOSFETs力／磁传感器的力敏灵敏度为11．5mV／100KPa，力敏线性度为1．36％F·S，力敏重复性为1．31％F·S，力敏

3、迟滞为0．68％F·S，力敏精度为3．5％F·S；磁敏灵敏度为5．06mV厂r，磁敏线性度为O．02％F·S，磁敏迟滞为1．01％F-S，磁敏重复性为1．48％F·S，磁敏精度为1．8％F·S，均符合设计要求。国内外对于压／磁多功能传感器的集成一体化研究尚未见文献报道。本文针对压力传感器与磁传感器集成一体化进行实验研究，研究结果表明本文设计的MoSFETS力／磁传感器技术方案是可行的且有广泛的应用领域。关键词：MOSFET；压力传感器；磁传感器；多功能传感器黑龙江大学硕士学位论文AbStraCtMulti—sensorisla唱elyusedinmaIlyfi

4、eldforitsexcelletsmallsize，lightwei曲taIldpowerintelligentfunction．Inthispaper'theMulti—sensormadebyMEMStechnologyhaLssquaresiliconfilmwithfourparaJlelntypeMOSFETS，、Ⅳhichareinthestressfield．nlesenSorhastwoP哆peequiValentchannel瞄is胁cesofMoSFETlocateattllelongitlldinalorientation，alldtl

5、le0thertwolocateatthe呦sVerseorientation．TheymakeupofWheatstonebridge．Whentllepressure印plied，thecan记rSdriRratiochangecorresponding，帆olongitudinalP锣peequiValentcharmelresistarIcesofMOSFETtumt0bigger，theothertwobecomesmaller．ThenthereistheVoltageoutput，whichchaIlgeSthepressuresi髓alinto

6、也ecorreSpondingelectricsigll2L1．1、ⅣoHALLpolesareplacedbesidethegateaboutscaleO．7，forsingleMOSHallelement’theconductivelayeristheeXhauStedlayer．WhentheVerticalfiledapplied，theHALLoutputVoltageVHisproducedontheoutputpoles．TheoutputvoltagechangedaStlleintensityofmagneticfiledchanged．II

7、lt11ispaper’mebaSicworktheor)rofⅡ1eMOSFEBpressure／magneticsensorwasdiScussed；themuctureaIldtIlefabricationprocessofmeMOSFETSpressure／ma鄹【eticsenSorwerediscdbled．Illtlleexperimemresults，me二ycharacteriStic，temperaturechaI．acteristicaretested．TheexperimentresultsirldictatethatmeSensiti

8、Vi够ofmepressureSell