[发明专利]一种磁场传感器和制作工艺方法

说明书

本发明公开了一种磁场传感器及其制作工艺，所述传感器包括第一硅片(1)和第二硅片(2)，在所述第一硅片(1)上设置有一个呈立体结构的硅磁敏三极管，在所述第一硅片(1)和第二硅片(2)上分别设置一个聚/导磁微结构(4)，其中，所述聚/导磁微结构(4)使得非磁敏感方向的磁场聚集和传导至硅磁敏三极管的磁敏感方向，以进行测量。本发明所述的磁场传感器，结构简单，体积小，集成化程度高，其制作工艺操作方便，易于实现，适合大规模工业应用。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种测量非磁敏感方向磁场的磁场传感器及其制作工艺。

背景技术

随着科学技术的迅速发展，空间磁场矢量测量的需求显著提升，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。

在现代传感器技术中，用于磁场检测的磁敏感元器件均具有确定的磁敏感方向，可完成沿x轴(或y轴、或z轴)的单一方向磁场测量。若要实现同一种磁敏感元器件对多个方向磁场矢量测量，可通过磁敏感元器件的组合和封装，但存在尺寸大、集成化程度低等问题；若采用不同磁敏感元器件进行组合、封装，则存在磁灵敏度一致性差、磁灵敏度交叉干扰大等问题。

因此，提供一种可以实现非磁敏感方向磁场的准确测量、体积小、集成化程度高的磁场传感器及其制作工艺，是目前亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：在单晶硅上设置一个呈立体结构的硅磁敏三极管，并在硅磁敏三极管的两侧分别设置正向和反向聚/导磁微结构，使得聚/导磁微结构的导出磁场接近硅磁敏三极管的磁敏感区，且在聚/导磁微结构表面包裹由非磁性材料对内部磁场进行保磁，实现了对非磁敏感方向的磁场的聚集、高效传导和高精度检测，且该磁场传感器的体积小、集成化程度高，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供了一种磁场传感器，其中，所述传感器包括第一硅片1和第二硅片2，在所述第一硅片1上设置有一个呈立体结构的硅磁敏三极管，在所述第一硅片1和第二硅片2上分别设置一个聚/导磁微结构4，其中，所述聚/导磁微结构4使得非磁敏感方向的磁场聚集和传导至硅磁敏三极管的磁敏感方向，以进行测量。

其中，在所述第一硅片1的上表面、下表面以及第二硅片2的下表面均设置有二氧化硅层3，

优选地，所述二氧化硅层3的厚度为300～600nm。

其中，在所述第一硅片1的上表面制作有集电区6和基区，和/或

在所述第一硅片1的下表面相对于集电区的位置制作有发射区7，

优选地，所述集电区为n⁺型掺杂，基区为p⁺型掺杂，和/或

所述发射区为n⁺型掺杂。

其中，在所述第一硅片1的上表面、集电区6远离基区的一侧制作有集电极负载电阻R_L，在第一硅片1的上表面、基区的一侧制作有基极负载电阻R_b，其中，

所述集电极负载电阻R_L和基极负载电阻R_b均为n^-型掺杂。

其中，在所述第一硅片1的上表面制作有正向聚/导磁微结构放置槽，用于正向放置聚/导磁微结构，

在所述第二硅片2的下表面制作有反向聚/导磁微结构放置槽，用于反向放置聚/导磁微结构。

其中，所述聚/导磁微结构4包括矩形台41和类梯形体42，其中，

所述矩形台41的横截面平行于第一硅片1和第二硅片2的上下表面。