电压模式下十字形CMOS霍尔器件的性能优化

作者：刘源; 李建强; 李良; 胡杏杏; 徐跃

来源：半导体技术, 2023, 48(08): 670-675.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2023.08.006

• 霍尔器件
• 工作模式
• 长宽比
• 灵敏度
• 信噪比(SNR)
• 失调

十字形霍尔器件凭借其对称性好、灵敏度高和失调电压低等优点广泛应用于高精度霍尔传感器中。为优化霍尔传感器的性能参数，研究了工作在电压模式下的十字形霍尔器件叉指区长宽比(L/W)对器件性能的影响。通过对器件进行理论建模计算和三维TCAD仿真，确定获得最优电流相关灵敏度和信噪比(SNR)的L/W范围，并基于0.18μm标准CMOS工艺对器件结构进行了流片验证。测试结果表明，电压模式下霍尔器件的电流相关灵敏度随L/W的增大而迅速增大，在L/W≥1.0后增大趋势变缓并趋于恒定，而L/W为0.5～1.0时可获得最佳信噪比。当L/W为1.0时霍尔器件性能最优，电流相关灵敏度达到47.60 V/(A·T),SNR为2.301,而输出热噪声电压仅为5.02μV,同时获得了高的灵敏度和信噪比。

• 单位
  南京邮电大学; 北京智芯微电子科技有限公司