【摘 要】
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硅磁敏三极管（SMST,Silicon magnetic sensitive transistor）是在硅衬底上制作的磁敏器件,在实现对磁场测量的同时衬底产生寄生效应,这些寄生效应会影响其磁敏特性和温度特性等。本文结合MEMS技术、SOI工艺和介质隔离技术在＜100＞晶向p型高阻单晶硅上设计以SMST作为磁敏器件的全介质隔离磁场传感器,该传感器由两个SMSTs、全介质隔离环、基极负载电阻（Rb）和
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硅磁敏三极管（SMST,Silicon magnetic sensitive transistor）是在硅衬底上制作的磁敏器件,在实现对磁场测量的同时衬底产生寄生效应,这些寄生效应会影响其磁敏特性和温度特性等。本文结合MEMS技术、SOI工艺和介质隔离技术在＜100＞晶向p型高阻单晶硅上设计以SMST作为磁敏器件的全介质隔离磁场传感器,该传感器由两个SMSTs、全介质隔离环、基极负载电阻（Rb）和集电极负载电阻（RL）组成,两个SMSTs按照相反磁敏感方向分布且磁敏感面相同,采用共发射极相连的方法制作在衬底上形成差分结构,可实现外加磁场（B）测量。理论分析表明,介质隔离环将SMST和负载电阻、硅衬底相互隔离,减少寄生效应对特性的影响,改善了磁灵敏度,降低了交叉干扰等性能。本文采用相同制作工艺方法制作相反磁敏感方向的两只SMSTs,理想条件下磁灵敏度可提高一倍,温度系数降低为零。采用TCAD-Atlas和TCAD-Athena软件分别构建无隔离、PN结隔离和全介质隔离SMST的模型,并在结构仿真模型和工艺仿真模型中研究磁场和温度的IC-VCE特性,在此基础上设计并制作全介质隔离磁场传感器芯片。在室温条件下,针对无磁化封装的磁场传感器芯片,采用半导体参数测试仪、磁场发生器测试系统和高低温测试系统等仪器,研究全介质隔离磁场传感器的磁敏特性和温度特性等,对比分析无隔离磁场传感器。结果表明,当电源电压(VDD)为5.0 V且基极注入电流（IB）为5.0 m A时,B在-300 m T～300 m T范围内,磁场传感器磁敏感方向（y方向）的磁灵敏度为321 m V/T,非磁敏感方向（x、z方向）的磁交叉干扰分别为2.6%和3.0%,与无隔离磁场传感器的实验结果进行对比,全介质隔离磁场传感器的磁灵敏度和磁交叉干扰都有所改善。
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