[实用新型]一种单片集成二维磁场传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及磁场传感器，特别地，涉及一种单片集成二维磁场传感器。

背景技术

随着科学技术的迅速发展，传感器技术倍受重视，尤其是广泛应用于现代工业和电子产品的磁场传感器，而随着应用的广泛，对于磁场传感器集成化的要求也随之提高。

在现有技术中，用于检测二维磁场的传感器包括磁敏三极管、磁通门、巨磁电阻(GMR)、隧穿磁敏电阻(TMR)、各向异性磁敏电阻(AMR)和霍尔元件等。二维磁场传感器多采用磁通门、霍尔元件、巨磁电阻等作为磁敏感单元，通过采用分立敏感元器件封装构成二维磁场传感器。

但是，由于二维磁场传感器是由分立元器件构成，敏感元器件间存在特性差异，因此组合封装的二维磁场传感器的磁灵敏度和准确度等都受到影响，存在特性一致性和磁敏特性交叉干扰等问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，采用MEMS技术在高阻单晶硅衬底上设计、制作集成化SOI硅磁敏三极管，实现两对硅磁敏三极管差分测试电路的单片集成化，分别用于检测平面内二维磁场(B_x、B_y)，同时，采用隔离化处理，防止元器件之间的相互导通，得到单片集成二维磁场传感器，所述传感器具有较高磁灵敏度且有较好一致性，从而完成本实用新型。

本实用新型一方面提供了一种单片集成二维磁场传感器，具体体现在以下几方面：

(1)一种单片集成二维磁场传感器，其中，所述传感器包括作为器件层的第一硅片1和作为衬底的第二硅片2，其中，

在第一硅片1上设置有用于检测二维磁场的四个硅磁敏三极管，分别为硅磁敏三极管一SMST1、硅磁敏三极管二SMST2、硅磁敏三极管三SMST3和硅磁敏三极管四SMST4；

所述硅磁敏三极管包括基极、发射极和集电极。

(2)根据上述(1)所述的传感器，其中，所述第一硅片1的厚度为20～30μm，所述第二硅片2的厚度为350～450μm；优选地，所述第一硅片1的厚度为30μm，所述第二硅片2的厚度为400～425μm；更优选地，所述第一硅片1和第二硅片2均为<100>晶向高阻p型单晶硅片。

(3)根据上述(1)或(2)所述的传感器，其中，

所述硅磁敏三极管一SMST1和硅磁敏三极管二SMST2在xy平面内沿y轴、相反磁敏感方向对称设置；

硅磁敏三极管三SMST3和硅磁敏三极管四SMST4在xy平面内沿x轴、相反磁敏感方向对称设置。

(4)根据上述(1)至(3)之一所述的传感器，其中，

所述传感器还包括集电极负载电阻一R_L1、集电极负载电阻二R_L2、集电极负载电阻三R_L3和集电极负载电阻四R_L4，分别与硅磁敏三极管一SMST1、硅磁敏三极管二SMST2、硅磁敏三极管三SMST3和硅磁敏三极管四SMST4的集电极(C₁、C₂、C₃、C₄)相连；

优选地，集电极负载电阻一R_L1、集电极负载电阻二R_L2、集电极负载电阻三R_L3和集电极负载电阻四R_L4的另一端均与电源V_DD连接；

更优选地，集电极负载电阻一R_L1、集电极负载电阻二R_L2、集电极负载电阻三R_L3和集电极负载电阻四R_L4均为n^-型掺杂。

(5)根据上述(1)至(4)之一所述的传感器，其中，所述传感器还包括基极负载电阻一R_B1、基极负载电阻二R_B2、基极负载电阻三R_B3和基极负载电阻四R_B4，分别与硅磁敏三极管一SMST1、硅磁敏三极管二SMST2、硅磁敏三极管三SMST3和硅磁敏三极管四SMST4的基极相连；

优选地，基极负载电阻一R_B1、基极负载电阻二R_B2、基极负载电阻三R_B3和基极负载电阻四R_B4的另一端均接地；