一种压力/二维磁场单片集成传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种压力/ 二维磁场单片集成传感器。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的进步，传感器的应用越来越受到重视，但是单一的传感器只能测量一个物理量，而在工业生产、航天航空等领域，为了准确全面地认识对象或环境，以进行进一步控制，往往需要多个物理量，而在一个芯片上集成多种功能敏感元器件的集成传感器能同时测量多个物理量，此种集成传感器具有体积小、重量轻以及集成一体化等优点。
[0003]专利号为201310208494.8的发明专利采用集成化的设计技术将温度、湿度、二氧化碳传感器和数字信号处理电路设计成一个模块，温度、湿度、二氧化碳传感器的功能是将外界温度、湿度、二氧化碳信号转换为电信号输出；数字信号处理电路的功能是通过控制原理传感器输出的电信号转换成标准的电压信号输出；因为采用一体式的工艺结构，从而减少了外界对传感器信号的影响，提高了稳定性，减少了体积，降低了生产成本。
[0004]申请号为201210451111.5的发明专利提供了一种温度压力集成传感器，该集成传感器包括温度传感器、绑定电路板、温度传感器安装槽、感压元件、压力座、压力进入口和导线，其特征在于:压力进入口位于压力座的下端，绑定电路板位于压力座的上端，绑定电路板紧贴于压力座的顶面，温度传感器安装在温度传感器安装槽中且紧贴压力座，被测介质的热量通过压力座传导至温度传感器，温度传感器通过导线与绑定电路板相连接进行信号传输。
[0005]但是，对于压力/ 二维磁场的集成化传感器的报道较少，同时，由于传感器基本结构和集成化工艺条件限制，传感器存在灵敏度低、温度漂移大等问题，很难实现芯片的集成化和小型化。
【发明内容】
[0006]为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种可以同时检测压力和磁场的压力/二维磁场单片集成传感器。
[0007]具体来说，本发明的目的在于提供以下方面:
[0008](1) 一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，该单片集成传感器包括
[0009]用来检测二维磁场的X轴方向磁场的第一磁敏二极管MD1和第二磁敏二极管MD2，
[0010]用来检测二维磁场的Y轴方向磁场的第三磁敏二极管MD3和第四磁敏二极管MD4，
[0011]用来检测压力的第一压敏电阻&、第二压敏电阻&、第三压敏电阻私和第四压敏电阻R4，
[0012]分别与第一磁敏二极管MD1的正极、第二磁敏二极管MD2的正极、第三磁敏二极管MD3的正极、第四磁敏二极管MD4的正极相连的第一负载电阻Rxl、第二负载电阻Rx2、第三负载电阻Ry3和第四负载电阻R y4，和
[0013]高阻SOI衬底，在其上设置第一磁敏二极管MD1、第二磁敏二极管MD2、第三磁敏二极管MD3、第四磁敏二极管MD4、第一压敏电阻R1、第二压敏电阻&、第三压敏电阻私、第四压敏电阻R4、第一负载电阻Rxl、第二负载电阻Rx2、第三负载电阻Ry3和第四负载电阻R y4;
[0014](2)根据上述(1)所述的一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，
[0015]所述第一磁敏二极管MD1与第二磁敏二极管MD2的磁敏感方向相反，
[0016]所述第三磁敏二极管MD3与第四磁敏二极管MD4的磁敏感方向相反；
[0017](3)根据上述(1)或(2)所述的一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，
[0018]所述第一磁敏二极管MD1和第二磁敏二极管MD2的负极相连形成公共负极，正极形成差分输出，从而实现二维磁场的X轴方向磁场的检测，
[0019]所述第三磁敏二极管MD3和第四磁敏二极管MD4的负极相连形成公共负极，正极形成差分输出，从而实现二维磁场的Y轴方向磁场的检测；
[0020](4)根据上述(1)或(2)所述的一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，所述第一磁敏二极管MD1、第二磁敏二极管MD2、第三磁敏二极管MD3和第四磁敏二极管MD4都为硅磁敏二极管；
[0021](5)根据上述(1)所述的一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，第一压敏电阻&、第二压敏电阻R2、第三压敏电阻私和第四压敏电阻R 4构成惠斯通电桥结构；
[0022](6)根据上述(5)所述的一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，
[0023]所述第一压敏电阻札与所述第四压敏电阻R4串联，形成第一输出电压V-1，
[0024]所述第二压敏电阻R2与所述第三压敏电阻R 3串联，形成第二输出电压V out2；
[0025](7)根据上述(5)-(6)所述的一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，所述第一输出电压V。—与所述第二输出电压V 构成差分输出，从而实现压力的测量；
[0026](8)根据上述(1)所述的一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，在所述高阻SOI衬底下面设置有第一压敏电阻&、第二压敏电阻R2、第三压敏电阻私和第四压敏电阻r4的娃杯；
[0027](9)根据上述(8)所述的一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，所述硅杯采用微电子机械加工系统(MEMS)技术制作；
[0028](10)根据上述(1)所述的一种压力/ 二维磁场单片集成传感器，其特征在于，第一磁敏二极管MD1、第二磁敏二极管MD2、第三磁敏二极管MD3、第四磁敏二极管MD4、第一压敏电阻&、第二压敏电阻&、第三压敏电阻私和第四压敏电阻1?4都采用CMOS工艺和双极型工艺制作。
[0029]本发明所具有的有益效果包括:
[0030](1)该单片集成传感器可以同时对压力和磁场进行检测；
[0031](2)该单片集成传感器在磁场检测时，采用四个平面结构磁敏二极管，分别构成两对差分输出，实现磁灵敏度的提高和温度漂移补偿；
[0032](3)该单片集成传感器的SOI片器件层为η型〈100〉晶向高阻单晶硅，提高磁传感器的灵敏度并改善压力传感器的温度特性；
[0033](4)该单片集成传感器稳定性好，集成化程度高；
[0034](5)该单片集成传感器体积小，降低了生产成本。
【附图说明】
[0035]图1示出根据本发明一种优选实施方式的压力/ 二维磁场单片集成传感器的结构图；
[0036]图2示出根据图1结构图中压力和磁场测试的结构等效电路图；
[0037]图3示出图1的A-A剖视图；
[0038]图4示出图1的B-B剖视图；
[0039]附图标号说明:
[0040]MD1-第一磁敏二极管；
[0041 ]MD2-第二磁敏二极管；
[0042]MD3-第三磁敏二极管；
[0043]MD4-第四磁敏二极管；
[0044]Rr第一压敏电阻；
[0045]R2-第二压敏电阻；
[0046]R3-第三压敏电阻；
[0047]R4-第四压敏电阻；
[0048]Rx「第一负载电阻；
[0049]Rx2-第二负载电阻；
[0050]Ry3-第三负载电阻；
[0051]Ry4-第四负载电阻；
[0052]第一正极输出电压；
[0053]Voutx2-第二正极输出电压；
[0054]第三正极输出电压；
[0055]Vouty2-第四正极输出电压；
[0056]VDD_第一连接电源；
[0057]Vss-第二连接电源；