[实用新型]一种单片集成空间磁矢量传感器

说明书

本实用新型公开了一种单片集成空间磁场传感器及其制作工艺，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)上设置有六个呈立体结构的硅磁敏三极管，其中两两硅磁敏三极管结合，形成三个磁敏感单元，并且，在芯片内采用MEMS技术嵌入导磁微结构，对z轴方向的磁场进行聚集并导向，从而使得所述传感器实现了空间三维磁场(B_x、B_y和B_z)的检测。本实用新型所述单片集成空间磁矢量传感器结构简单，实现了芯片的小型化和集成化；所述制作工艺简单，易于实现，适合规模化工业应用。

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及空间磁矢量传感器，特别地，涉及一种单片集成空间磁矢量传感器及其制作工艺。

背景技术

随着磁场传感器技术的快速发展，高灵敏度、高准确度和低交叉干扰的空间磁场传感器在地磁导航、电子罗盘、汽车电子、移动通讯等领域具有重要应用。

由于空间三维磁场的多方向性，在现有技术中进行空间三维磁场检测时多采用两种或多种磁敏感元器件结合使用，但是，由于不同磁敏感元器件的磁灵敏度不同、甚至相差较大，从而导致磁场检测的一致性较差。

因此，为提高传感器特性，传感器结构设计主要应选择敏感方向单一的磁敏感元器件，同时兼顾各方向均采用同一种磁敏感元器件。但因方向单一的磁敏感元器件仅对一定方向的磁场敏感，存在不能实现空间各方向磁场同时测量的瓶颈。

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技术在高阻单晶硅上设计、制作六个集成化SOI硅磁敏三极管，其中两两结合，分别形成三个磁敏感单元，并且，采用MEMS技术在芯片内嵌入导磁微结构，对z轴方向的磁场进行聚集并导向，实现了空间三维磁场(B_x、B_y和B_z)的检测，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空间磁矢量传感器，具体体现在以下几方面：

(1)一种单片集成空间磁矢量传感器，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上设置有六个呈立体结构的硅磁敏三极管和两个导磁微结构4，其中，

所述六个硅磁敏三极管两两结合，分别构成三个磁敏感单元，并分别用于x轴、y轴和z轴方向磁场的检测；

所述六个呈立体结构的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、硅磁敏三极管四SMST4、硅磁敏三极管五SMST5和硅磁敏三极管六SMST6。

(2)根据上述(1)所述的单片集成空间磁矢量传感器，其中，

所述硅磁敏三极管一SMST1和硅磁敏三极管三SMST3沿x轴按相反磁敏感方向并联设置，所述硅磁敏三极管一SMST1和硅磁敏三极管三SMST3的集电极分别连接集电极负载电阻一R_L1和集电极负载电阻三R_L3，构成第一磁敏感单元MSE1，用于x轴方向磁场(B_x)的检测；和/或

所述硅磁敏三极管二SMST2和硅磁敏三极管四SMST4沿y轴按相反磁敏感方向并联设置，所述硅磁敏三极管二SMST2和硅磁敏三极管四SMST4的集电极分别连接集电极负载电阻二R_L2和集电极负载电阻四R_L4，构成第二磁敏感单元MSE2，用于y轴方向磁场(B_y)的检测。

(3)根据上述(1)或(2)所述的单片集成空间磁矢量传感器，其中，

在所述第一磁敏感单元MSE1中，硅磁敏三极管一的基区和硅磁敏三极管三的集电区沿x轴方向共线，硅磁敏三极管一的集电区和硅磁敏三极管三的基区沿x轴方向共线；和/或