霍爾芯片的制造工藝分析
2020/7/1 22:18:11 點(diǎn)擊：
霍爾傳感器是一種磁性傳感器，通過(guò)感應(yīng)磁場(chǎng)的變化，輸出不同種類(lèi)的電信號(hào)。霍爾芯片主要有三種制造工藝，分別為 Bipolar、CMOS 和 BiCMOS 工藝，不同工藝的產(chǎn)品具有不同的電參數(shù)與磁參數(shù)特性。三種不同工藝產(chǎn)品的特點(diǎn)如下。
Bipolar 工藝的霍爾芯片：
Bipolar 工藝是最早出現(xiàn)的適用于量產(chǎn)的芯片工藝。作為一種傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝，Bipolar產(chǎn)品具有良好的電特性，包括其可以在寬泛的工作電壓環(huán)境下工作，反向電壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單高效，同時(shí)兼顧 ESD 保護(hù)及抗電磁干擾能力。其缺點(diǎn)是磁特性表現(xiàn)一般，包括傳感器本身的磁開(kāi)啟點(diǎn)與關(guān)閉點(diǎn)一致性及對(duì)稱(chēng)性不佳，且隨溫度變化，其磁參數(shù)變化較大，也就是常說(shuō)的溫漂較大。雖然可通過(guò)后續(xù)的測(cè)試篩選來(lái)提高產(chǎn)品的整體磁性能，但也提高了生產(chǎn)成本，從而增加客戶(hù)端的使用成本。
CMOS 工藝的霍爾芯片：
CMOS 工藝是隨著時(shí)代的發(fā)展，在芯片本身集成度要求提高的前提下產(chǎn)生的另一種量產(chǎn)工藝。半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展使得現(xiàn)今 CMOS 工藝最小線(xiàn)寬不斷下降，意味著在同樣面積的晶片上可集成更多的電路，特別是數(shù)字處理電路。由此 CMOS 工藝的霍爾芯片可通過(guò)內(nèi)置斬波放大處理電路、動(dòng)態(tài)失調(diào)消除電路等方式有效控制磁參數(shù)的偏差范圍，其最大的優(yōu)點(diǎn)是具有精準(zhǔn)的磁開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)，磁性靈敏度選擇范圍較廣。對(duì)于溫漂的控制，亦可通過(guò)內(nèi)置溫度補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，因其其線(xiàn)寬窄，導(dǎo)致芯片本身的耐壓性能一般，由于兼顧 ESD 能力、啟動(dòng)電壓等因素，大多的 CMOS 工藝霍爾傳感器沒(méi)有內(nèi)置反向保護(hù)電路。CMOS 芯片的抗干擾能力也較差。
BiCMOS 工藝的霍爾芯片：
上述兩種工藝存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展繼而出現(xiàn)了將上述兩種工藝組合運(yùn)用的 BiCMOS 工藝。BiCMOS 工藝以 CMOS 工藝為基礎(chǔ)，在輸入電源調(diào)制和輸出驅(qū)動(dòng)大負(fù)載處加入 Bipolar 工藝，從而結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，降低兩種工藝對(duì)芯片最終磁、電特性的影響。其繼承了 CMOS 工藝優(yōu)良的磁特性，同時(shí)最大限度保留了 Bipolar 工藝耐高壓、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
以上各類(lèi)工藝沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)劣之分，需要結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境加以綜合考慮，使用最適合的工藝種類(lèi)芯片。
Bipolar 工藝的霍爾芯片：
Bipolar 工藝是最早出現(xiàn)的適用于量產(chǎn)的芯片工藝。作為一種傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝，Bipolar產(chǎn)品具有良好的電特性，包括其可以在寬泛的工作電壓環(huán)境下工作，反向電壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單高效，同時(shí)兼顧 ESD 保護(hù)及抗電磁干擾能力。其缺點(diǎn)是磁特性表現(xiàn)一般，包括傳感器本身的磁開(kāi)啟點(diǎn)與關(guān)閉點(diǎn)一致性及對(duì)稱(chēng)性不佳，且隨溫度變化，其磁參數(shù)變化較大，也就是常說(shuō)的溫漂較大。雖然可通過(guò)后續(xù)的測(cè)試篩選來(lái)提高產(chǎn)品的整體磁性能，但也提高了生產(chǎn)成本，從而增加客戶(hù)端的使用成本。
CMOS 工藝的霍爾芯片：
CMOS 工藝是隨著時(shí)代的發(fā)展，在芯片本身集成度要求提高的前提下產(chǎn)生的另一種量產(chǎn)工藝。半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展使得現(xiàn)今 CMOS 工藝最小線(xiàn)寬不斷下降，意味著在同樣面積的晶片上可集成更多的電路，特別是數(shù)字處理電路。由此 CMOS 工藝的霍爾芯片可通過(guò)內(nèi)置斬波放大處理電路、動(dòng)態(tài)失調(diào)消除電路等方式有效控制磁參數(shù)的偏差范圍，其最大的優(yōu)點(diǎn)是具有精準(zhǔn)的磁開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)，磁性靈敏度選擇范圍較廣。對(duì)于溫漂的控制，亦可通過(guò)內(nèi)置溫度補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，因其其線(xiàn)寬窄，導(dǎo)致芯片本身的耐壓性能一般，由于兼顧 ESD 能力、啟動(dòng)電壓等因素，大多的 CMOS 工藝霍爾傳感器沒(méi)有內(nèi)置反向保護(hù)電路。CMOS 芯片的抗干擾能力也較差。
BiCMOS 工藝的霍爾芯片：
上述兩種工藝存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展繼而出現(xiàn)了將上述兩種工藝組合運(yùn)用的 BiCMOS 工藝。BiCMOS 工藝以 CMOS 工藝為基礎(chǔ)，在輸入電源調(diào)制和輸出驅(qū)動(dòng)大負(fù)載處加入 Bipolar 工藝，從而結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，降低兩種工藝對(duì)芯片最終磁、電特性的影響。其繼承了 CMOS 工藝優(yōu)良的磁特性，同時(shí)最大限度保留了 Bipolar 工藝耐高壓、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
以上各類(lèi)工藝沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)劣之分，需要結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境加以綜合考慮，使用最適合的工藝種類(lèi)芯片。
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