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霍尔芯片行业的制造工艺

霍尔传感器是一种磁性传感器,通过感应磁场的变化,输出不同种类的电信号。霍尔芯片主要有三种制造工艺,分别为 Bipolar、CMOS 和 BiCMOS 工艺,不同工艺的产品具有不同的电参数与磁参数特性。三种不同工艺产品的特点如下。


Bipolar 工艺的霍尔芯片:

Bipolar 工艺是最早出现的适用于量产的芯片工艺。作为一种传统的半导体工艺,Bipolar产品具有良好的电特性,包括其可以在宽泛的工作电压环境下工作,反向电压保护电路设计简单高效,同时兼顾 ESD 保护及抗电磁干扰能力。其缺点是磁特性表现一般,包括传感器本身的磁开启点与关闭点一致性及对称性不佳,且随温度变化,其磁参数变化较大,也就是常说的温漂较大。虽然可通过后续的测试筛选来提高产品的整体磁性能,但也提高了生产成本,从而增加客户端的使用成本。



CMOS 工艺的霍尔芯片:

CMOS 工艺是随着时代的发展,在芯片本身集成度要求提高的前提下产生的另一种量产工艺。半导体制造工艺的发展使得现今 CMOS 工艺最小线宽不断下降,意味着在同样面积的晶片上可集成更多的电路,特别是数字处理电路。由此 CMOS 工艺的霍尔芯片可通过内置斩波放大处理电路、动态失调消除电路等方式有效控制磁参数的偏差范围,其最大的优点是具有精准的磁开关动作点,磁性灵敏度选择范围较广。对于温漂的控制,亦可通过内置温度补偿电路实现。与此同时,因其其线宽窄,导致芯片本身的耐压性能一般,由于兼顾 ESD 能力、启动电压等因素,大多的 CMOS 工艺霍尔传感器没有内置反向保护电路。CMOS 芯片的抗干扰能力也较差。


BiCMOS 工艺的霍尔芯片

上述两种工艺存在各自的优缺点,随着半导体技术的发展继而出现了将上述两种工艺组合运用的 BiCMOS 工艺。BiCMOS 工艺以 CMOS 工艺为基础,在输入电源调制和输出驱动大负载处加入 Bipolar 工艺,从而结合两者的优点,降低两种工艺对芯片最终磁、电特性的影响。其继承了 CMOS 工艺优良的磁特性,同时最大限度保留了 Bipolar 工艺耐高压、抗干扰能力强的优点。

以上各类工艺没有绝对的优劣之分,需要结合实际的应用环境加以综合考虑,使用最适合的工艺种类芯片。



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