[发明专利]多生理参数实时监测的集成系统、芯片及其制作方法

权利要求书

1.一种集成芯片，用于多生理参数的实时监测，该集成芯片集成了压力传感器、氧气传感器、温度传感器以及专用集成电路；其中，专用集成电路用于处理各个传感器的信号，包括：压力传感信号电压转换、信号放大、滤波模块，氧气传感器信号采集和放大模块，温度传感器信号采集模块，模拟数字信号转换模块以及电源管理模块。

2.根据权利要求1所述的集成芯片，其中，所述压力传感器为电容式压力传感器，该电容式压力传感器是通过CMOS工艺和后CMOS的MEMS加工工艺进行加工制作，利用金属层制作出上电极板、释放的牺牲层真空腔和下电极板。

3.根据权利要求2所述的集成芯片，其中，所述金属层有六层，包括：M1-M6，介质层有五层，包括IMD1-IMD5；一组通孔连接牺牲层和M6金属层，另一组通孔连接金属的上极板或者下极板；其中：

所述电容式压力传感器的M2金属层为下极板，M4/5金属层为上极板，M3金属层与通孔相连经过腐蚀液作用释放变为空腔，空腔为原M3金属层；或者

所述电容式压力传感器的M2/3金属层为下极板，M5金属层为上极板，M4金属层与通孔相连经过腐蚀液得到释放变为空腔，空腔为原M4金属层。

4.一种权利要求1至3任一项所述的集成芯片的制作方法，包括：

将压力、氧气、温度传感器设计在同一个芯片上，并基于专用集成电路进行同步设计构成集成芯片的版图；以及

利用半导体CMOS工艺进行加工制作，得到压力、氧气、温度传感器并进行后加工处理，得到集成芯片。

5.根据权利要求4所述的制作方法，其中：

所述将压力、氧气、温度传感器设计在同一个芯片上，并基于专用集成电路进行同步设计构成集成芯片的版图包括：在同一个芯片上进行温度传感器，压力传感器结构以及氧气传感器的版图设计；其中，所述压力传感器结构的版图设计包括采用金属层设计上、下电极板，中间牺牲层和通孔位置；所述氧气传感器是在压力传感器设计的基础上利用M6金属层制作工作电极、参考电极和接地电极；

所述进行后加工处理包括：在后CMOS加工中，对压力传感器进行牺牲层的腐蚀以释放形成空腔的操作，并真空密封该空腔以形成含有真空腔的绝对值压力传感器；在氧气传感器电极上蒸镀铂，形成惰性电极。

6.一种多生理参数实时监测的集成系统，集成了多传感器模块和处理器模块，其中：

多传感器模块，集成了压力传感器模块、氧气传感器模块以及温度传感器模块；

处理器模块，用于传感器信号分析处理，所述处理器模块包括：接口电路模块，与多传感器模块实现电路连接；多路转换器，与接口电路模块相连接；数模转换器，与多路转换器相连接，实现模拟信号转化为数字信号；数字信号控制器，对数模转换器输出的数字信号实现控制；以及电源管理模块，实现处理器模块的电源管理。

7.根据权利要求6所述的集成系统，所述接口电路模块与所述多传感器模块一一对应，包括：压力传感器接口电路、氧气传感器接口电路以及温度传感器接口电路；其中，压力传感器的接口电路包括：差分传感电桥，双极的电容-电压转换器和基线自校准电路；氧气传感器接口电路由负反馈放大器作为恒电势器和跨阻抗放大器组成；温度传感器接口电路包括带隙基准和参考温度电压发生器。

8.根据权利要求6所述的集成系统，该集成系统包括集成芯片，该集成芯片集成了压力传感器、氧气传感器、温度传感器以及专用集成电路；其中，专用集成电路用于处理各个传感器的信号，所述压力传感器模块为一压力传感器，所述氧气传感器模块为一氧气传感器；所述温度传感器模块为一温度传感器，所述处理器模块为专用集成电路。

9.根据权利要求8所述的集成系统，还包括：

信号无线传输模块，与所述专用集成电路相连接，将数字信号以无线传输的形式进行发送。

10.一种权利要求9所述的集成系统的制作方法，包括：

制作压力、氧气、温度传感器以及专用集成电路集成的集成芯片；

将集成芯片封装于具有柔性电路板中，实现集成芯片的生物兼容性封装；以及

将封装后的集成芯片通过柔性电路板引线与位于脑外的无线传输电路板连接，完成多生理参数实时监测的集成系统的制作。