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随着现代科学技术的快速发展，在宇宙开发、海洋探测、工业生产、医学诊断和生物工程等领域，经常需要对磁场、位置、间距和角度等参数进行测量，对传感器的静态特性要求越来越高。本文采用CMOS工艺研究设计、制作具有霍尔输出端的纳米硅薄膜晶体管磁传感器，以纳米硅薄膜作为薄膜晶体管沟道层，利用纳米硅薄膜优异物理性质提高磁传感器静态特性。本文主要研究内容包括：1.纳米硅薄膜晶体管磁传感器基本结构与工作原理本文在高阻单晶硅衬底上设计纳米硅薄膜晶体管磁传感器基本结构，在薄膜晶体管沟道两侧制作欧姆接触的霍尔输出端，实现对外加磁场检测，基于霍尔效应，给出纳米硅薄膜晶体管磁传感器工作原理。2.纳米硅薄膜制备及特性研究本文采用LPCVD在n型<100>晶向高阻单晶硅片表面研究制备不同薄膜厚度纳米硅薄膜，并进行高温真空退火，通过XRD、Raman和AFM研究薄膜厚度、真空退火温度、退火时间对纳米硅薄膜特性影响。实验结果表明，纳米硅薄膜的结晶峰为硅衍射峰，结晶峰取向分别为<111>、<220>和<311>。3.纳米硅薄膜晶体管磁传感器特性仿真分析本文基于纳米硅薄膜晶体管磁传感器基本结构，采用ATLAS软件建立仿真结构模型，仿真分析沟道长宽比、纳米硅薄膜厚度等参数对纳米硅薄膜晶体管磁传感器特性的影响。仿真结果表明，在相同薄膜厚度、相同工作电压条件下，沟道长宽比为2:1的纳米硅薄膜晶体管磁传感器霍尔输出电压较大。当VDS=5.0V时，沟道薄膜厚度90nm的纳米硅薄膜晶体管磁传感器灵敏度可达69.88mV/T。4.纳米硅薄膜晶体管磁传感器芯片制作及特性研究在仿真分析基础上，本文采用CMOS工艺在n型<100>晶向高阻单晶硅衬底上设计、制作具有霍尔输出端的纳米硅薄膜晶体管磁传感器芯片，并实现传感器芯片封装。室温条件下，采用BJ1790B型精密恒流恒压源、磁场发生器和HP34401A万用表等仪器对沟道薄膜厚度90nm的纳米硅薄膜晶体管磁传感器芯片进行静态特性标定。在VDS=5.0V时，沟道长宽比2:1、4:1和6:1的纳米硅薄膜晶体管磁传感器灵敏度分别为77.16mV/T、54.46mV/T和34.36mV/T，沟道长宽比2:1的纳米硅薄膜晶体管磁传感器线性度为0.75%F.S，重复性为0.37%F.S，迟滞为0.21%F.S，准确度为0.86%F.S。