磁传感器作为现代传感器产业的一个重要分支,每年有数以百万计的磁传感器在各种应用中被使用。霍尔传感器作为磁传感器中的重要成员,具有小尺寸、低成本、高灵敏度、高可靠性、低功耗、高信噪比和高温度稳定性等优势,在汽车电子和通信电子领域被大量使用。随着化合物半导体的发展,更高灵敏度的霍尔传感器可以由GaAs、InSb等材料制备,与硅、锗材料制备的霍尔传感器相比,GaAs基霍尔传感器的温度稳定性得到了改善,并且具有更高的磁场传感灵敏度。论文对一维GaAs基霍尔传感器进行了仿真研究,探究了部分影响其性能的因素,在此基础上对三维GaAs基霍尔传感器进行了研究,设计了一种工艺简单的三维GaAs基霍尔传感器,并设计了相应的硬件和软件支持系统。论文首先简述了商业霍尔传感器国内外的发展状态,陈述了研制高性能GaAs基霍尔传感器的必要性,介绍了霍尔传感器的基本原理并分析了GaAs基霍尔传感器的优势。采用半导体工艺及器件仿真(TCAD,Technology Computer Aided Design)方法对一维GaAs基霍尔传感器进行了研究,探究了影响一维GaAs基霍尔传感器性能的因素,包括有源区的制备工艺、有源区的形状、接触电极的形状和位置等,针对这些因素,提出了有源区宜采用外延工艺制备的“十字”形结构、偏置端和接地端的接触电极应尽量长、而霍尔电压输出端的接触电极应尽量短等改善一维GaAs基霍尔传感器性能的措施。在此基础上,针对目前三维GaAs基霍尔传感器工艺复杂这一问题,设计了一种新型的采用简单平面工艺实现空间三维磁场传感的三维GaAs基霍尔传感器。采用TCAD仿真方法对设计的三维GaAs基霍尔传感器进行研究,探究了影响其性能的各种因素,包括各外延层的掺杂浓度、隔离层材料、电极支撑层形状、温度对灵敏度的影响等,并提出了使此三维GaAs基霍尔传感器具有更高磁场传感灵敏度的掺杂方法及电极支撑层形状等措施。论文还制定了三维GaAs基霍尔传感器的制备工艺流程,交付成都海威华芯科技有限公司用先进的GaAs工艺进行流片。最后针对该三维GaAs基霍尔传感器设计了软件和硬件支持系统,并对设计的三维霍尔传感器进行了测试,测试结果标明设计的三维GaAs基霍尔传感器可以对空间三维磁场进行传感,与设计的软件和硬件支持系统结合,可以实现三维磁场的传感、分析和记录。