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采用MEMS技术制作硅磁敏三极管研究

作　者: 赵晓锋
导　师: 温殿忠
学　校: 黑龙江大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: MEMS技术硅磁敏三极管硅各向异性腐蚀技术硅磁敏三极管负阻特性
分类号: TN305
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

本课题主要研究采用MEMS技术在硅片上制作矩形板状立体结构硅磁敏三极管，并对制作的硅磁敏三极管样品基本特性进行实验研究。实验结果表明本课题采用MEMS技术设计、制作的矩形板状立体结构的硅磁敏三极管样品具有较理想的伏安特性曲线、具有较高的磁灵敏度(样品集电极电流磁灵敏度可达227％/T)、具有负温度系数且温度系数较小、在磁场一定时I_c～I_b线性关系较好等优点。本文根据实验结果，确认了该硅磁敏三极管设计、制作方案完全可行。尤其在硅磁敏三极管的制作工艺中采用了硅各向异性腐蚀技术，为实现在硅片上制造具有矩形板状立体结构的硅磁敏三极管提供了可靠的技术方案。制作工艺不但能与IC工艺相兼容，而且便于集成化，将有广泛的应用领域。本文同时对实验结果中所出现的硅磁敏三极管样品负阻特性曲线进行简单分析、讨论，为进一步提高硅磁敏三极管磁灵敏度等性能提出了优化的设计方案。本文共分6章。第1章综述了磁敏感元器件发展概况。第2章论述了本世纪中最重要技术之一——MEMS技术及其基本概况第3章磁敏三极管的基本结构、工作原理和基本特性第4章采用MEMS技术制作硅磁敏三极管的基本结构、工作原理和制作工艺。第5章实验结果第6章讨论与结论。

全文目录

中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-23
第1章磁敏感元器件发展概况  23-39
  1.1 磁敏感元器件在国内外发展现状  23-25
  1.2 磁敏感元器件的基本效应  25-27
    1.2.1 霍尔效应  25-26
    1.2.2 磁阻效应  26-27
  1.3 磁敏感元器件  27-38
    1.3.1 霍尔元件  27-29
    1.3.2 磁阻元件  29-31
    1.3.3 磁敏二极管  31-35
    1.3.4 磁敏三极管  35-36
    1.3.5 韦根德元件  36-37
    1.3.6 强磁性金属磁阻元件  37
    1.3.7 约瑟夫逊超导量子干涉元件  37-38
  1.4 磁敏感器件所用材料  38
  1.5 磁敏感元器件的分类  38-39
第2章 MEMS技术及其基本概况  39-48
  2.1 MEMS的基本概念  39-40
  2.2 MEMS技术的基本特点  40-41
  2.3 MEMS技术的分类  41-42
  2.4 MEMS技术在国内外的研究状况  42-43
    2.4.1 国外研究状况  42-43
    2.4.2 国内研究状况  43
  2.5 MEMS技术的加工工艺  43-47
    2.5.1 体微机械加工技术  44-45
    2.5.2 表面微机械处理技术  45-46
    2.5.3 LIGA技术  46
    2.5.4 准LIGA技术  46
    2.5.5 其它微结构加工工艺  46-47
  2.6 MEMS技术的产品及发展前景  47
  2.7 小结  47-48
第3章磁敏三极管的基本结构、工作原理和基本特性  48-57
  3.1 磁敏三极管的基本结构、设计原理  48-50
  3.2 磁敏三极管的工作原理  50-52
  3.3 磁敏三极管的基本特性  52-56
    3.3.1 磁灵敏度  52-54
    3.3.2 温度特性  54-55
    3.3.3 频率特性  55
    3.3.4 特性曲线  55-56
  3.4 小结  56-57
第4章采用MEMS技术制作硅磁敏三极管的基本结构、工作原理和制作工艺  57-85
  4.1 硅磁敏三极管结构  57-60
  4.2 硅磁敏三极管工作原理  60-63
    4.2.1 硅磁敏三极管电流密度方程  60-61
    4.2.2 硅磁敏三极管工作原理  61-63
  4.3 硅磁敏三极管制作工艺  63-84
  4.4 小结  84-85
第5章实验结果  85-99
  5.1 硅磁敏三极管主要技术参数  85-86
  5.2 硅磁敏三极管特性测试及计算  86-97
    5.2.1 硅磁敏三极管伏安特性测试  86-90
    5.2.2 硅磁敏三极管磁电特性  90-92
    5.2.3 硅磁敏三极管灵敏度特性测试与计算  92-93
    5.2.4 硅磁敏三极管温度特性测试与计算  93-96
    5.2.5 硅磁敏三极管I_C～I_B关系测试  96-97
    5.2.6 硅磁敏三极管频率特性  97
  5.3 小结  97-99
第6章讨论  99-107
  6.1 硅磁敏三极管负阻特性讨论  99-103
    6.1.1 硅磁敏三极管特性负阻现象  100-101
    6.1.2 硅磁敏三极管负阻特性样品结构  101-102
    6.1.3 硅磁敏三极管负阻特性机理讨论  102-103
  6.2 改进方案讨论  103-106
  6.3 小结  106-107
结论  107-109
攻读硕士学位期间所发论文情况  109-110
致谢  110-111
参考文献  111-116

采用MEMS技术制作硅磁敏三极管研究

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