霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法

文档序号:6904087阅读:2294来源:国知局
专利名称:霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法
技术领域
本发明涉及一种通过栅极偏置电压调整MOSFET Hall磁传感器导电沟道等效电 阻,对MOSFET Hall磁传感器进行零位补偿方法。
背景技术
目前,公知的Hall磁传感器在外加磁场B = 0时,由于霍尔电极几何位置不对称、 电极欧姆接触不良、电阻率不均匀、温度不均匀等因素使霍尔输出电压VH不等于零,产生 零位误差VH0。为消除零位误差,主要采用外加补偿电路对零位漂移进行补偿,该种方法不 易于磁传感器向小型化、智能化方向发展。

发明内容
本发明的目的是提供一种克服外加补偿电路等方法对MOSFET Hall磁传感器性能
影响的零点漂移进行补偿的方法。 上述的目的通过以下的技术方案实现 霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,通过CMOS工艺制作MOSFET Hall霍尔磁 传感器的沟道四个等效电阻阻值随外加栅压而变化。 霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,所述的CMOS工艺包括冲洗、第一次氧 化、第一次光刻、第二次氧化、制成P型掺杂、第三次氧化、二 _五次光刻;
所述的冲洗是将厚度为450 ii m的N型双面抛光高阻(P > 100 Q "m)单晶硅片 用浓硫酸煮至冒白烟,冷却后用大量去离子水冲洗,再分别采用电子清洗液DZ-l、 DZ-2各 清洗两次,用大量去离子水冲洗,放入甩干机中甩干; 所述的第一次氧化是将清洗好的单晶硅片放入高温氧化炉中,采用热氧化工艺生 长Si02层,氧化炉温度1180°C ,生长Si02层厚度650nm ; 所述的第一次光刻是采用光刻机进行光刻,光刻工艺流程为涂胶、前烘、曝光、显 影、坚膜、腐蚀和去胶,光刻出有源区窗口,采用上述硅片清洗方法清洗硅片;
所述的第二次氧化是将清洗后硅片进行采用热氧化工艺生长Si02层,在一次光刻 的有源区窗口重新生长厚度50nm的Si02层; 制成P型掺杂是采用离子注入机注入B离子,注入能量为40KeV,注入剂量为 6. OX 1013,获得P型掺杂;采用湿法腐蚀去除厚度50nm的Si02层; 所述的第三次氧化是将该硅片采用上述清洗方法进行清洗,进行三次氧化,生长
栅极氧化层,厚度50nm ;采用LPCVD生长多晶硅栅极并进行多晶硅栅极磷扩散; 所述的第二次光刻是采用上述光刻方法进行光刻,刻蚀多晶硅,形成多晶硅栅极
并进行硼注入,通过多晶硅栅极自对准技术,实现MOSFET源极、漏极和两个霍尔输出端杂
质掺杂; 所述的第三次光刻是通过上述光刻方法进行光刻,光刻出衬底杂质掺杂窗口 ;
采用离子注入机进行磷注入,衬底形成N+ ;通过H2+02合成氧化法进行多晶硅栅极
3氧化,生长Si02层厚度200nm ; 所述的第四次光刻是刻蚀MOSFET Hall磁传感器源极、漏极、栅极、衬底和霍尔输 出端接触孔;硅片正面磁控溅射铝电极,铝电极厚度1 P m ; 所述的第五次光刻是反刻铝,分别形成源极、漏极、衬底、栅极和两个霍尔输出端 电极;将硅片放入高温真空炉中,在40(TC进行合金化处理,时间30min,使源极、漏极、衬 底、霍尔输出端等形成良好的欧姆接触。 所述的霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,可以采用P型衬底硅片制作 n-MOSFET Hall磁传感器,也可以采用N型衬底硅片制作p-MOSFET Hall磁传感器。
所述的霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,两个欧姆接触的霍尔输出端在多 晶硅栅上行程凹性结构,不位于沟道中央位置。
这个技术方案有以下有益效果 1.本发明实现当外加磁场等于零时,随外加栅压MOSFET Hall磁传感器沟道等效 电路桥路输出电压变化,在一定的栅压下,实现MOSFET Hall磁传感器零点漂移补偿。
2.本发明目的克服外加补偿电路等方法对MOSFET Hall磁传感器性能影响。
3.本发明通过采用MOSFET Hall磁传感器栅极偏置电压Ves调整导电沟道等效电 阻使桥臂对称的方法,使外加磁场B = 0时,磁传感器不等位电势V^接近零位输出,实现 MOSFET Hall磁传感器零位补偿智能化。


附图1是本发明中MOSFET Hall磁传感器掩膜光刻版图。图中分别给出MOSFET Hall磁传感器源极(S)、漏极(D)、栅极(G)、衬底(B)和霍尔输出端VH1、 VH2。
附图2是本发明中MOSFET Hall磁传感器沟道等效电路图。
本发明的
具体实施例方式
实施例1 : 霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,通过CMOS工艺制作MOSFET Hall霍尔磁 传感器的沟道四个等效电阻阻值随外加栅压而变化。 所述的CMOS工艺包括冲洗、第一次氧化、第一次光刻、第二次氧化、制成P型掺杂、 第三次氧化、二一五次光刻。 参见附图l,厚度为450iim的N型双面抛光高阻(p > 100Q cm)单晶硅片,用 浓硫酸煮至冒白烟,冷却后用大量去离子水冲洗,再分别采用清洗液DZ-l、 DZ-2各清洗两 次,用大量去离子水冲洗,放入甩干机中甩干; 将清洗好的单晶硅片放入高温氧化炉中进行一次氧化,采用热氧化工艺生长Si02 层,氧化炉温度118(TC,生长Si02层厚度650nm ; 采用光刻机进行一次光刻,光刻工艺流程为涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、腐蚀和 去胶,光刻出有源区窗口,采用上述硅片清洗方法清洗硅片; 将清洗后硅片进行二次氧化,采用热氧化工艺生长Si02层,在一次光刻的有源区 窗口重新生长厚度50nm的Si02层,以提高离子注入均匀性; 采用离子注入机注入B离子,注入能量为40KeV,注入剂量为6. 0 X 1013,获得P型 掺杂;
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采用湿法腐蚀去除厚度50nm的Si02层; 将该硅片采用上述清洗方法进行清洗,再进行三次氧化,生长栅极氧化层,厚度 50nm ; 采用LPCVD生长多晶硅栅极并进行多晶硅栅极磷扩散,以降低多晶硅栅极电阻 率; 采用上述光刻方法进行二次光刻,刻蚀多晶硅,形成多晶硅栅极并进行硼注入,通
过多晶硅栅极自对准技术,实现MOSFET源极、漏极和两个霍尔输出端杂质掺杂; 通过上述光刻方法进行三次光刻,光刻出衬底杂质掺杂窗口 ; 采用离子注入机进行磷注入,衬底形成N+ ;通过H2+02合成氧化法进行多晶硅栅
极氧化,生长Si02层厚度200nm,实现多多晶硅栅极保护; 通过四次光刻,刻蚀MOSFET Hal 1磁传感器源极、漏极、栅极、衬底和霍尔输出端接 触孔; 硅片正面磁控溅射铝电极,铝电极厚度1 y m ; 五次光刻,反刻铝,分别形成源极、漏极、衬底、栅极和两个霍尔输出端电极;
将硅片放入高温真空炉中,在40(TC进行合金化处理,时间30min,使源极、漏极、 衬底、霍尔输出端等形成良好的欧姆接触。 采用P型衬底硅片制作n-MOSFET Hall磁传感器,或者采用N型衬底硅片制作 p-MOSFET Hall磁传感器。 两个欧姆接触的霍尔输出端在多晶硅栅上行程凹性结构,不位于沟道中央位置。
工作原理 MOSFET Hall磁传感器源极(S)、漏极(D)和霍尔输出端VH1、VH2四个电极之间将 沟道等效为四个电阻Rl、 R2、 R3和R4。 Rl、 R2、 R3和R4随外加栅压发生变化,致使桥路输 出电压进行调整。
权利要求
一种霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,其特征是通过CMOS工艺制作MOSFET Hall霍尔磁传感器的沟道四个等效电阻阻值随外加栅压而变化。
2. 根据权利要求1所述的霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,其特征是所述 的CMOS工艺包括冲洗、第一次氧化、第一次光刻、第二次氧化、制成P型掺杂、第三次氧化、 二-五次光刻。
3. 根据权利要求1所述的霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,其特征是所述的 冲洗是将厚度为450 m的N型双面抛光高阻p > 100 Q cm单晶硅片用浓硫酸煮至冒白 烟,冷却后用大量去离子水冲洗,再分别采用电子清洗液DZ-l、 DZ-2各清洗两次,用大量去 离子水冲洗,放入甩干机中甩干;所述的第一次氧化是将清洗好的单晶硅片放入高温氧化炉中,采用热氧化工艺生长 Si02层,氧化炉温度118(TC,生长Si02层厚度650nm ;所述的第一次光刻是采用光刻机进行光刻,光刻工艺流程为涂胶、前烘、曝光、显影、坚 膜、腐蚀和去胶,光刻出有源区窗口,采用上述硅片清洗方法清洗硅片;所述的第二次氧化是将清洗后硅片进行采用热氧化工艺生长Si(^层,在一次光刻的有 源区窗口重新生长厚度50nm的Si02层;制成P型掺杂是采用离子注入机注入B离子,注入能量为40KeV,注入剂量为 6. OX 1013,获得P型掺杂;采用湿法腐蚀去除厚度50nm的Si02层;所述的第三次氧化是将该硅片采用上述清洗方法进行清洗,进行三次氧化,生长栅极 氧化层,厚度50nm ;采用LPCVD生长多晶硅栅极并进行多晶硅栅极磷扩散;所述的第二次光刻是采用上述光刻方法进行光刻,刻蚀多晶硅,形成多晶硅栅极并进 行硼注入,通过多晶硅栅极自对准技术,实现MOSFET源极、漏极和两个霍尔输出端杂质掺 杂;所述的第三次光刻是通过上述光刻方法进行光刻,光刻出衬底杂质掺杂窗口 ;采用离子注入机进行磷注入,衬底形成W ;通过H2+02合成氧化法进行多晶硅栅极氧 化,生长Si(^层厚度200nm;所述的第四次光刻是刻蚀MOSFET Hall磁传感器源极、漏极、栅极、衬底和霍尔输出端 接触孔;硅片正面磁控溅射铝电极,铝电极厚度1 P m ;所述的第五次光刻是反刻铝,分别形成源极、漏极、衬底、栅极和两个霍尔输出端电极; 将硅片放入高温真空炉中,在40(TC进行合金化处理,时间30min,使源极、漏极、衬底、霍尔 输出端等形成良好的欧姆接触。
4. 根据权利要求1或2所述的霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,其特征是采 用P型衬底硅片制作n-MOSFET Hall磁传感器,或者采用N型衬底硅片制作p-MOSFET Hall 磁传感器。
5. 根据权利要求1或2所述的霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,其特征是两 个欧姆接触的霍尔输出端在多晶硅栅上行程凹性结构,不位于沟道中央位置。
6. 根据权利要求4所述的霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,其特征是两个欧 姆接触的霍尔输出端在多晶硅栅上行程凹性结构,不位于沟道中央位置。
全文摘要
霍尔磁传感器零点漂移进行补偿的方法,目前,公知的Hall磁传感器在外加磁场B=0时,由于霍尔电极几何位置不对称、电极欧姆接触不良、电阻率不均匀、温度不均匀等因素使霍尔输出电压VH不等于零,产生零位误差VHO。为消除零位误差,主要采用外加补偿电路对零位漂移进行补偿,该种方法不易于磁传感器向小型化、智能化方向发展。本发明是通过CMOS工艺制作MOSFETHall霍尔磁传感器的沟道四个等效电阻阻值随外加栅压而变化。本发明应用在医学、汽车等领域。
文档编号H01L21/8238GK101770981SQ200810209819
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者温殿忠, 赵晓锋 申请人:黑龙江大学
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