MOSFETs力-磁傳感器集成化研究.pdf

1、多功能集成傳感器以其體積小、重量輕及集成一體化等諸多優(yōu)點(diǎn)具有廣闊應(yīng)用領(lǐng)域。本文采用MEMS工藝技術(shù)在n型單晶硅片上腐蝕硅杯，再利用CMOS工藝技術(shù)在硅膜上的最大應(yīng)力區(qū)范圍內(nèi)制作四個(gè)溝道互相平行的MOSFET，其中兩個(gè)P-MOSFET置于硅敏感膜的徑向位置，而另外兩個(gè)P-MOSFET置于硅敏感膜的橫向位置，將這四個(gè)P-MOSFET集成在一個(gè)管芯上組成惠斯通電橋，當(dāng)硅敏感膜受壓力時(shí)，硅膜發(fā)生微小變形，兩個(gè)徑向的P-MOSFET溝道等效電阻阻

2、值增大，兩個(gè)橫向P-MOSFET溝道等效電阻阻值減小，惠斯通電橋產(chǎn)生力敏輸出。在距離源極0.7個(gè)溝道長度的位置引出霍爾輸出電極，對單一MOSFET霍爾器件來說，在垂直磁場作用下，溝道空穴在洛侖茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，霍爾輸出極產(chǎn)生霍爾輸出電壓VH，霍爾輸出電壓隨磁感應(yīng)強(qiáng)度改變而發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)對磁場的測量。 本文介紹了MOSFETS力/磁傳感器基本工作原理，并闡述了MOSFETS力/磁傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作工藝。在對MOSFETs力/

3、磁傳感器的I-V特性、溫度特性進(jìn)行了測試的基礎(chǔ)上計(jì)算分析線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度和精度等靜態(tài)特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MOSFETS力/磁傳感器的力敏靈敏度為11.5mV/100KPa，力敏線性度為1.36％F·S，力敏重復(fù)性為1.31％F·S，力敏遲滯為0.68％F·S，力敏精度為3.5％F·S；磁敏靈敏度為5.06mV/T，磁敏線性度為0.02％F·S，磁敏遲滯為1.01％F·S，磁敏重復(fù)性為1.48％F·S，磁敏精度為1.8％F·S