專利名稱：霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過柵極偏置電壓調整MOSFET Hall磁傳感器導電溝道等效電 阻，對MOSFET Hall磁傳感器進行零位補償方法。
背景技術：
目前，公知的Hall磁傳感器在外加磁場B = 0時，由于霍爾電極幾何位置不對稱、 電極歐姆接觸不良、電阻率不均勻、溫度不均勻等因素使霍爾輸出電壓VH不等于零，產生 零位誤差VH0。為消除零位誤差，主要采用外加補償電路對零位漂移進行補償，該種方法不 易于磁傳感器向小型化、智能化方向發展。
發明內容
本發明的目的是提供一種克服外加補償電路等方法對MOSFET Hall磁傳感器性能
影響的零點漂移進行補償的方法。 上述的目的通過以下的技術方案實現 霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，通過CMOS工藝制作MOSFET Hall霍爾磁 傳感器的溝道四個等效電阻阻值隨外加柵壓而變化。 霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，所述的CMOS工藝包括沖洗、第一次氧 化、第一次光刻、第二次氧化、制成P型摻雜、第三次氧化、二 _五次光刻；
所述的沖洗是將厚度為450 ii m的N型雙面拋光高阻(P > 100 Q "m)單晶硅片 用濃硫酸煮至冒白煙，冷卻后用大量去離子水沖洗，再分別采用電子清洗液DZ-l、 DZ-2各 清洗兩次，用大量去離子水沖洗，放入甩干機中甩干； 所述的第一次氧化是將清洗好的單晶硅片放入高溫氧化爐中，采用熱氧化工藝生 長Si02層，氧化爐溫度1180°C ，生長Si02層厚度650nm ; 所述的第一次光刻是采用光刻機進行光刻，光刻工藝流程為涂膠、前烘、曝光、顯 影、堅膜、腐蝕和去膠，光刻出有源區窗口，采用上述硅片清洗方法清洗硅片；
所述的第二次氧化是將清洗后硅片進行采用熱氧化工藝生長Si02層，在一次光刻 的有源區窗口重新生長厚度50nm的Si02層； 制成P型摻雜是采用離子注入機注入B離子，注入能量為40KeV，注入劑量為 6. OX 1013，獲得P型摻雜；采用濕法腐蝕去除厚度50nm的Si02層； 所述的第三次氧化是將該硅片采用上述清洗方法進行清洗，進行三次氧化，生長
柵極氧化層，厚度50nm ;采用LPCVD生長多晶硅柵極并進行多晶硅柵極磷擴散； 所述的第二次光刻是采用上述光刻方法進行光刻，刻蝕多晶硅，形成多晶硅柵極
并進行硼注入，通過多晶硅柵極自對準技術，實現MOSFET源極、漏極和兩個霍爾輸出端雜
質摻雜； 所述的第三次光刻是通過上述光刻方法進行光刻，光刻出襯底雜質摻雜窗口 ；
采用離子注入機進行磷注入，襯底形成N+ ;通過H2+02合成氧化法進行多晶硅柵極
3氧化，生長Si02層厚度200nm ; 所述的第四次光刻是刻蝕MOSFET Hall磁傳感器源極、漏極、柵極、襯底和霍爾輸 出端接觸孔；硅片正面磁控濺射鋁電極，鋁電極厚度1 P m ; 所述的第五次光刻是反刻鋁，分別形成源極、漏極、襯底、柵極和兩個霍爾輸出端 電極；將硅片放入高溫真空爐中，在40(TC進行合金化處理，時間30min，使源極、漏極、襯 底、霍爾輸出端等形成良好的歐姆接觸。 所述的霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，可以采用P型襯底硅片制作 n-MOSFET Hall磁傳感器，也可以采用N型襯底硅片制作p-MOSFET Hall磁傳感器。
所述的霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，兩個歐姆接觸的霍爾輸出端在多 晶硅柵上行程凹性結構，不位于溝道中央位置。
這個技術方案有以下有益效果 1.本發明實現當外加磁場等于零時，隨外加柵壓MOSFET Hall磁傳感器溝道等效 電路橋路輸出電壓變化，在一定的柵壓下，實現MOSFET Hall磁傳感器零點漂移補償。
2.本發明目的克服外加補償電路等方法對MOSFET Hall磁傳感器性能影響。
3.本發明通過采用MOSFET Hall磁傳感器柵極偏置電壓Ves調整導電溝道等效電 阻使橋臂對稱的方法，使外加磁場B = 0時，磁傳感器不等位電勢V^接近零位輸出，實現 MOSFET Hall磁傳感器零位補償智能化。
附圖1是本發明中MOSFET Hall磁傳感器掩膜光刻版圖。圖中分別給出MOSFET Hall磁傳感器源極(S)、漏極(D)、柵極(G)、襯底(B)和霍爾輸出端VH1、 VH2。
附圖2是本發明中MOSFET Hall磁傳感器溝道等效電路圖。
本發明的
具體實施例方式
實施例1 : 霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，通過CMOS工藝制作MOSFET Hall霍爾磁 傳感器的溝道四個等效電阻阻值隨外加柵壓而變化。 所述的CMOS工藝包括沖洗、第一次氧化、第一次光刻、第二次氧化、制成P型摻雜、 第三次氧化、二一五次光刻。 參見附圖l，厚度為450iim的N型雙面拋光高阻(p > 100Q cm)單晶硅片，用 濃硫酸煮至冒白煙，冷卻后用大量去離子水沖洗，再分別采用清洗液DZ-l、 DZ-2各清洗兩 次，用大量去離子水沖洗，放入甩干機中甩干； 將清洗好的單晶硅片放入高溫氧化爐中進行一次氧化，采用熱氧化工藝生長Si02 層，氧化爐溫度118(TC，生長Si02層厚度650nm ; 采用光刻機進行一次光刻，光刻工藝流程為涂膠、前烘、曝光、顯影、堅膜、腐蝕和 去膠，光刻出有源區窗口，采用上述硅片清洗方法清洗硅片； 將清洗后硅片進行二次氧化，采用熱氧化工藝生長Si02層，在一次光刻的有源區 窗口重新生長厚度50nm的Si02層，以提高離子注入均勻性； 采用離子注入機注入B離子，注入能量為40KeV，注入劑量為6. 0 X 1013，獲得P型 摻雜；
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采用濕法腐蝕去除厚度50nm的Si02層； 將該硅片采用上述清洗方法進行清洗，再進行三次氧化，生長柵極氧化層，厚度 50nm ; 采用LPCVD生長多晶硅柵極并進行多晶硅柵極磷擴散，以降低多晶硅柵極電阻 率； 采用上述光刻方法進行二次光刻，刻蝕多晶硅，形成多晶硅柵極并進行硼注入，通
過多晶硅柵極自對準技術，實現MOSFET源極、漏極和兩個霍爾輸出端雜質摻雜； 通過上述光刻方法進行三次光刻，光刻出襯底雜質摻雜窗口 ； 采用離子注入機進行磷注入，襯底形成N+ ;通過H2+02合成氧化法進行多晶硅柵
極氧化，生長Si02層厚度200nm，實現多多晶硅柵極保護； 通過四次光刻，刻蝕MOSFET Hal 1磁傳感器源極、漏極、柵極、襯底和霍爾輸出端接 觸孔； 硅片正面磁控濺射鋁電極，鋁電極厚度1 y m ; 五次光刻，反刻鋁，分別形成源極、漏極、襯底、柵極和兩個霍爾輸出端電極；
將硅片放入高溫真空爐中，在40(TC進行合金化處理，時間30min，使源極、漏極、 襯底、霍爾輸出端等形成良好的歐姆接觸。 采用P型襯底硅片制作n-MOSFET Hall磁傳感器，或者采用N型襯底硅片制作 p-MOSFET Hall磁傳感器。 兩個歐姆接觸的霍爾輸出端在多晶硅柵上行程凹性結構，不位于溝道中央位置。
工作原理 MOSFET Hall磁傳感器源極(S)、漏極(D)和霍爾輸出端VH1、VH2四個電極之間將 溝道等效為四個電阻Rl、 R2、 R3和R4。 Rl、 R2、 R3和R4隨外加柵壓發生變化，致使橋路輸 出電壓進行調整。
權利要求
一種霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，其特征是通過CMOS工藝制作MOSFET Hall霍爾磁傳感器的溝道四個等效電阻阻值隨外加柵壓而變化。
2. 根據權利要求1所述的霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，其特征是所述 的CMOS工藝包括沖洗、第一次氧化、第一次光刻、第二次氧化、制成P型摻雜、第三次氧化、 二-五次光刻。
3. 根據權利要求1所述的霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，其特征是所述的 沖洗是將厚度為450 m的N型雙面拋光高阻p > 100 Q cm單晶硅片用濃硫酸煮至冒白 煙，冷卻后用大量去離子水沖洗，再分別采用電子清洗液DZ-l、 DZ-2各清洗兩次，用大量去 離子水沖洗，放入甩干機中甩干；所述的第一次氧化是將清洗好的單晶硅片放入高溫氧化爐中，采用熱氧化工藝生長 Si02層，氧化爐溫度118(TC，生長Si02層厚度650nm ;所述的第一次光刻是采用光刻機進行光刻，光刻工藝流程為涂膠、前烘、曝光、顯影、堅 膜、腐蝕和去膠，光刻出有源區窗口，采用上述硅片清洗方法清洗硅片；所述的第二次氧化是將清洗后硅片進行采用熱氧化工藝生長Si(^層，在一次光刻的有 源區窗口重新生長厚度50nm的Si02層；制成P型摻雜是采用離子注入機注入B離子，注入能量為40KeV，注入劑量為 6. OX 1013，獲得P型摻雜；采用濕法腐蝕去除厚度50nm的Si02層；所述的第三次氧化是將該硅片采用上述清洗方法進行清洗，進行三次氧化，生長柵極 氧化層，厚度50nm ;采用LPCVD生長多晶硅柵極并進行多晶硅柵極磷擴散；所述的第二次光刻是采用上述光刻方法進行光刻，刻蝕多晶硅，形成多晶硅柵極并進 行硼注入，通過多晶硅柵極自對準技術，實現MOSFET源極、漏極和兩個霍爾輸出端雜質摻 雜；所述的第三次光刻是通過上述光刻方法進行光刻，光刻出襯底雜質摻雜窗口 ；采用離子注入機進行磷注入，襯底形成W ;通過H2+02合成氧化法進行多晶硅柵極氧 化，生長Si(^層厚度200nm;所述的第四次光刻是刻蝕MOSFET Hall磁傳感器源極、漏極、柵極、襯底和霍爾輸出端 接觸孔；硅片正面磁控濺射鋁電極，鋁電極厚度1 P m ;所述的第五次光刻是反刻鋁，分別形成源極、漏極、襯底、柵極和兩個霍爾輸出端電極； 將硅片放入高溫真空爐中，在40(TC進行合金化處理，時間30min，使源極、漏極、襯底、霍爾 輸出端等形成良好的歐姆接觸。
4. 根據權利要求1或2所述的霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，其特征是采 用P型襯底硅片制作n-MOSFET Hall磁傳感器，或者采用N型襯底硅片制作p-MOSFET Hall 磁傳感器。
5. 根據權利要求1或2所述的霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，其特征是兩 個歐姆接觸的霍爾輸出端在多晶硅柵上行程凹性結構，不位于溝道中央位置。
6. 根據權利要求4所述的霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，其特征是兩個歐 姆接觸的霍爾輸出端在多晶硅柵上行程凹性結構，不位于溝道中央位置。
全文摘要
霍爾磁傳感器零點漂移進行補償的方法，目前，公知的Hall磁傳感器在外加磁場B＝0時，由于霍爾電極幾何位置不對稱、電極歐姆接觸不良、電阻率不均勻、溫度不均勻等因素使霍爾輸出電壓VH不等于零，產生零位誤差VHO。為消除零位誤差，主要采用外加補償電路對零位漂移進行補償，該種方法不易于磁傳感器向小型化、智能化方向發展。本發明是通過CMOS工藝制作MOSFETHall霍爾磁傳感器的溝道四個等效電阻阻值隨外加柵壓而變化。本發明應用在醫學、汽車等領域。
文檔編號H01L21/8238GK101770981SQ200810209819
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者溫殿忠, 趙曉鋒 申請人:黑龍江大學