本发明涉及传感器领域，特别涉及到磁敏传感器阵列及其制造方法。

最早的磁敏传感器可以追溯到中国古代的“指南针”，伴随现代科学技术的发展，不同材料的磁敏传感器种类繁多，霍尔器件、磁敏二极管、磁阻器件等半导体磁敏器件是其中应用最为广泛的一类，而磁敏二极管则是半导体磁敏器件中非常重要的一种磁敏传感器。磁敏二极管可以检测到10-1-104Gauss的磁场，其磁灵敏度比普通霍尔器件大2～3个数量级，并且其结构简单，被广泛应用于磁场探头、无接触开关等。
磁敏二极管是一种长基区二极管，有双注入型和单注入型两种，双注入型磁敏二极管的灵敏度要高于单注入型磁敏二极管，因此在设计时被经常采用，但后者的制作工艺比前者要简单。无论是单注入型还是双注入型磁敏二极管，其基区都是高阻半导体单晶材料。对于常用的双注入型磁敏二极管，在其两端设置了施主重掺杂区N+区和受主重掺杂区P+区，并在磁敏二极管的一个表面设置一个高复合区。当外界磁场加在平行于高复合区表面、且垂直于载流子运动方向时，载流子受洛伦兹力作用偏向或背离复合区，在恒定电压输入的情况下，流过磁敏二极管的电流会发生改变。根据磁敏二极管的电流变化情况，即可获知外界磁场的大小。
制作磁敏二极管的材料主要有锗、硅和制作在绝缘层上的单晶硅层SOI，其结构一般是长方体，通常将高复合区设置在磁敏二极管的上表面或下表面(参见：“Sensitivity Limits in SOS magnetodiode，”O.S.Lutes，P.S.Nussbaum，O.S.Aadland，IEEE Transactions on Electron Devices，vol.ED-27，No.11，pp.2156-2157(Nov.1980)，“Double Injection Type Magnetodiode formed on a SOIsubstrate，”H.Takeyama，K.Senoo，T.Otuki，and M.Kimura，The Transactions ofThe Institute of Electrical Engineers of Japan，MAY 2002，Volume 122-E(5)：280.)。这种磁敏二极管要求被测磁场的方向必须与其上表面平行，它对于磁力线垂直于磁敏二极管上表面的磁场不敏感。另外，目前常见的磁敏二极管多为分立器件，温度特性较差，并且只能进行单点磁场测量，尚未出现能够测量磁场两维分布的单片式磁敏二极管阵列。对于单片式磁敏二极管阵列而言，被测磁场的方向只能与阵列平面垂直，这就要求阵列中每个磁敏二极管都对该方向的磁场具有最高的灵敏度，因此磁敏二极管的高复合区只能制作在其侧面。

本发明的目的就是针对上述磁敏二极管分立器件的不足之处而提供一种测量磁场两维分布的单片式磁敏二极管阵列，该磁敏二极管阵列能够测量单点或分布式磁场强度的磁场，用于分布式磁场测量的磁敏传感器阵列及其制造方法。
本发明的技术方案是：一种磁敏传感器阵列，包括多个相同的以二维方式排列的磁敏感单元即阵列单元，其特征在于：每一磁敏感单元均包括结构完全相同并且分布位置相互对称的两个磁敏二极管，即第一磁敏二极管和第二磁敏二极管并由第一磁敏二极管和第二磁敏二极管组成差分对，第一磁敏二极管和第二磁敏二极管是单注入型磁敏二极管或双注入型磁敏二极管，其中，每个磁敏感单元的结构为：高阻单晶硅层的上表面置有第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽，并且第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽平行分布，第二梯形槽的上宽为12～15微米、下宽为5～8微米、长度为30微米、高度为10微米，第一梯形槽和第三梯形槽上宽为12～15微米、下宽为5～8微米、长度为95微米，第一梯形槽、第三梯形槽的槽底延伸至SOI衬底的绝缘层处，第一梯形槽和第二梯形槽间的中心距及第二梯形槽和第三梯形槽间的中心距均为150微米；
第一磁敏二极管和第二磁敏二极管与第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽相垂直的侧表面上置有两块深宽比的第一凹硅槽和第二凹硅槽，第一凹硅槽和第二凹硅槽的深度为20微米、宽度为2微米、长度为100微米，第一凹硅槽和第二凹硅槽分别位于第一梯形槽和第二梯形槽之间，第二梯形槽和第三梯形槽之间，第一凹硅槽的第一个侧面和第二凹硅槽的第二个侧面分别形成第一磁敏二极管和第二磁敏二极管的有效复合面；第一磁敏二极管和第二磁敏二极管为双注入型时，第二梯形槽的槽内表面置有第一公共区，第一梯形槽和第三梯形槽的斜边分别置有第一另一区和第二另一区；第一磁敏二极管和第二磁敏二极管为单注入型时，第二梯形槽的槽内表面置有第二公共区，第一梯形槽和第二梯形槽的斜边分别置有第三另一区和第四另一区；第一公共区为由受主杂质扩散形成的P+区，第一另一区和第二另一区均为由施主杂质扩散形成的N+区，或者，第一公共区为由施主杂质扩散形成的N+区，第一另一区和第二另一区均为由施主杂质扩散形成的P+区；高阻单晶硅层为P型材料时，第二公共区为由受主杂质扩散形成的P+区，第三另一区和第四另一区均为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，或者，第二公共区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料，第三另一区和第四另一区均为由受主杂质扩散形成的P+区，高阻单晶硅层为N型材料时，第二公共区为由施主杂质扩散形成的N+区，第三另一区为能与第一高阻区形成整流接触的金属材料区，第四另一区为能与第二高阻区形成整流接触的金属材料区，或者，第二公共区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料，第三另一区和第四另一区均为由施主杂质扩散形成的N+区；第一公共区和第二公共区的表面覆有第一电极，第一另一区和第三另一区的表面覆有第二电极，第二另一区和第四另一区的表面覆有第三电极；第二电极与第三电极分别串接第一电阻和第二电阻后的接点与第一电极间跨接有直流稳压电源，差分信号由第二电极与第三电极间引出；根据权利要求1所述的磁敏传感器阵列，特别是具有SOI衬底的高阻单晶硅层为轻掺杂的N型或P型材料，其室温下的电阻率大于100欧姆·厘米。
本发明中提到的磁敏传感器阵列制作的方法，特别是：选择具有SOI衬底的(100)晶面的高阻单晶硅层，N型或P型均可，采用外延工艺生长厚度为20微米的高阻单晶硅层，然后采用RCA标准清洗步骤进行化学清洗；采用热氧化工艺在高阻单晶硅层表面生长一层1微米厚的二氧化硅；依次采用光刻、TMAH腐蚀液进行各向异性腐蚀、热氧化工艺，分两次在高阻单晶硅层上分别制作出第二梯形槽及第一梯形槽和第三梯形槽；当第一磁敏二极管和第二磁敏二极管为双注入型磁敏二极管，制作第一磁敏二极管和第二磁敏二极管时，在第二梯形槽内扩散受主杂质形成P+区作为第一公共区，在第一梯形槽和第三梯形槽内分别扩散施主杂质形成N+区作为第一另一区和第二另一区，或者，在第二梯形槽内扩散施主杂质形成N+区作为第一公共区，在第一梯形槽和第三梯形槽内分别扩散受主杂质形成P+区作为第一另一区和第二另一区，形成第一公共区和第一另一区和第二另一区的先后次序没有要求，但两次扩散过程之间需要依次进行一次热氧化和一次光刻，第一公共区及第一另一区和第二另一区的杂质浓度不低于1017/cm3；当第一磁敏二极管和第二磁敏二极管为单注入型磁敏二极管，制作第一磁敏二极管和第二磁敏二极管时，若高阻单晶硅层的材料为P型材料，在第二梯形槽内扩散受主杂质形成P+区作为第二公共区，在第一梯形槽和第三梯形槽内分别淀积能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料作为第三另一区和第四另一区，或者，在第二梯形槽内淀积能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料作为第二公共区，在第一梯形槽和第三梯形槽内分别扩散受主杂质形成P+区作为第三另一区和第四另一区；
若高阻单晶硅层的材料为N型材料，在第二梯形槽内扩散受主杂质形成N+区作为第二公共区，在第一梯形槽和第三梯形槽内分别淀积能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料作为第三另一区和第四另一区，或者，在第二梯形槽内淀积能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料作为第二公共区，在第一梯形槽和第三梯形槽内分别扩散受主杂质形成N+区作为第三另一区和第四另一区，形成第二公共区和第三另一区和第四另一区的先后次序是：先在磁敏二极管的一端形成P+区或N+区，然后在磁敏二极管的另一端淀积能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，并随后进行一次光刻以除去梯形槽斜边以外的该种金属材料，第二公共区及第三另一区和第四另一区的杂质浓度不低于1017/cm3；当第一磁敏二极管和第二磁敏二极管为双注入型磁敏二极管或单注入型磁敏二极管，制作第一磁敏二极管和第二磁敏二极管时，第一公共区和第二公共区和第一另一区、第二另一区、第三另一区和第四另一区的形成都是在相应的第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽被TMAH腐蚀液刻蚀成形并经过化学清洗后随即进行的；采用PECVD工艺淀积一层二氧化硅绝缘层，然后通过光刻工艺刻蚀出第一公共区和第二公共区和第一另一区和第二另一区、第三另一区和第四另一区的金属引线孔窗口；淀积金属铝，并再次通过光刻工艺完成第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽处电学信号的引出以及整个磁敏传感器阵列内部引线的互连；随后进行合金化处理；采用MEMS技术中的ICP硅深刻蚀工艺或激光刻蚀工艺，刻蚀第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽处底部除去铝后裸露的硅直至硅下面的二氧化硅绝缘层，长度为95微米，若采用ICP硅深刻蚀工艺，需提前再进行一次基于光刻胶作为掩膜的光刻，若采用激光刻蚀工艺，则不需要再进行任何光刻；
采用MEMS技术中的ICP硅深刻蚀工艺或激光刻蚀工艺，在第一磁敏二极管和第二磁敏二极管与第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽相垂直的侧表面制作深宽比的第一凹硅槽和第二凹硅槽，第一凹硅槽的第一个侧面和第二凹硅槽的第二个侧面有效高复合面，若采用ICP硅深刻蚀工艺，需提前再进行一次基于光刻胶作为掩膜的光刻，若采用激光刻蚀工艺，则不需要再进行任何光刻。
上述制作工艺的加工对象是指包括磁敏二极管在内的磁敏传感器阵列中的所有磁敏二极管。
本发明的有益效果是：该磁敏传感器阵列的每个磁敏感单元与外部电阻及直流稳压电源相连后都可以组成差分电路，借助于此，抑制了温度漂移、电源电压抖动等因素引起的共模干扰，与由分立的磁敏二极管组成的差分电路相比，该磁敏传感器阵列的每个磁敏感单元构成的差分电路，在稳定性及可靠性方面得到了较大提高，且其磁灵敏度为磁敏二极管对中两个磁敏二极管正反向磁灵敏度之和；采用MEMS技术中的ICP硅深刻蚀工艺或激光刻蚀工艺，在磁敏感单元中磁敏二极管的侧表面上制作出的深宽比的凹硅槽，利用凹硅槽的一个侧面作为磁敏二极管的有效高复合面，而使磁敏传感器阵列对垂直于芯片表面方向的磁场具有最高的磁灵敏度。
采用半导体平面工艺结合微机械加工的制作方法，使该磁敏传感器阵列的磁敏感单元具有很高的集成度且每个磁敏感单元都可以单独工作，因此该磁敏传感器阵列可直接应用于单点或分布式磁场强度的测量，也可将其改装为触觉传感器并应用于机器人技术领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是本发明中磁敏传感器阵列的一个阵列单元的结构外观图；图2是本发明中双注入型磁敏二极管差分对作为阵列单元时的截面图；图3是本发明中单注入型磁敏二极管差分对作为阵列单元时的截面图；图4是本发明中双注入型磁敏二极管差分对作为阵列单元时感应外磁场时的典型电路连接；图5是本发明中单注入型磁敏二极管差分对作为阵列单元时感应外磁场时的典型电路连接。

图中1是高阻单晶硅层，1A是左侧的第一磁敏二极管，1B是右侧的第二磁敏二极管，2是双注入型磁敏二极管的第一公共区，2A是第一另一区，2B是第二另一区，3A是第一高阻区，3B是第二高阻区，4A是第一凹硅槽，4B是第二凹硅槽，5是第一公共区和第二公共区表面的第一电极，5A是第二电极，5B是第三电极，6是第二梯形槽，6A是第一梯形槽，6B是第三梯形槽，7是二氧化硅层，8是单注入型磁敏二极管的公共区，8A是第三另一区，8B是第四另一区，9A是与第二电极连接的第一电阻，9B是与第三电极连接的第二电阻，10是阵列单元的电压输出信号，11是直流稳压电源。
如图2所示，第一磁敏二极管和第磁敏二极管是双注入型磁敏二极管，其中，第一公共区为P+区，第一另一区和第二另一区为N+区；双注入型第一磁敏二极管和第磁敏二极管也可以制作为另外一种结构，即第一公共区为N+区，第一另一区和第二另一区为P+区。
如图3所示，第一磁敏二极管和第磁敏二极管为单注入型磁敏二极管，此时的高阻单晶硅层1为P型材料，其中，第二公共区为P+区，第三另一区和第四另一区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，第一磁敏二极管和第磁敏二极管也可以制作为另外一种结构，即第二公共区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，第三另一区和第四另一区为P+区；若高阻单晶硅层1选取为N型材料，则第一磁敏二极管和第磁敏二极管可以制作为下面的结构：第二公共区为N+区，第三另一区和第四另一区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，或者，第二公共区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，第三另一区和第四另一区为N+区。
在图2与图3中，第一磁敏二极管和第磁敏二极管的长度为150微米、宽度为250微米。三条平行的第一梯形槽、第二梯形槽、第三梯形槽位于高阻单晶硅层1上，第二梯形槽的上宽为12～15微米、下宽为5～8微米、长度为30微米、高度为10微米，第一梯形槽和第三梯形槽上宽为12～15微米、下宽为5～8微米、长度为95微米，第一梯形槽和第三梯形槽的槽底延伸至SOI衬底的二氧化硅层处，第一梯形槽和第二梯形槽间的中心距及第二梯形槽和第三梯形槽间的中心距均为150微米。第一磁敏二极管和第磁敏二极管与第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽相垂直的侧表面上置有两块深宽比的第一凹硅槽和第二凹硅槽，第一凹硅槽和第二凹硅槽的深度为20微米、宽度为2微米、长度为100微米，第一凹硅槽和第二凹硅槽分别位于第一梯形槽和第二梯形槽之间、第二梯形槽和第三梯形槽之间，第一凹硅槽和第二凹硅槽的一个侧面形成第一磁敏二极管和第磁敏二极管的有效高复合面。第一公共区和第二公共区的表面覆有第一电极，第一另一区和第三另一区的表面覆有第二电极，第二另一区和第四另一区的表面覆有第三电极。在第一磁敏二极管和第磁敏二极管上表面部分的二氧化硅层7起到表面钝化与保护作用，同时由于高阻单晶硅层1在制备过程中的加工处理及表面悬挂键的存在等原因，使其表面具有较高的载流子复合速率，生长一层二氧化硅层7后可以减小硅片表面对载流子的俘获作用，从而减小上表面对体内载流子寿命的影响。
磁敏传感器阵列制作在具有SOI衬底的高阻单晶硅层1上，磁敏感单元以二维方式阵列。处于不同列的磁敏感单元，采用在第一梯形槽和第三梯形槽底部刻蚀出的长度为95微米、高度为高阻单晶硅层厚度的硅槽加以隔离；处于同一列而不同行的磁敏感单元，因为它们之间隔着较大面积的高阻半导体，第一磁敏二极管和第磁敏二极管的宽度W远大于其中的载流子的扩散长度，因此在一个磁敏感单元中的载流子受到磁场作用偏转后，基本已被在宽度方向的半导体体内复合中心复合掉，不会被注入到相邻的磁敏感单元中，所以处于同列的磁敏感单元之间也具有较好的隔离。该磁敏传感器阵列的制作方法是：
下面先介绍第一磁敏二极管和第磁敏二极管为双注入型时的磁敏传感器阵列的制作方法：①选择具有SOI衬底的(100)晶面的高阻单晶硅层1，N型或P型均可，其室温下的电阻率大于100欧姆·厘米，采用外延工艺生长厚度为20微米的高阻单晶硅层1，然后采用RCA标准清洗步骤进行化学清洗；②采用热氧化工艺在高阻单晶硅层1表面生长一层1微米厚的二氧化硅；然后在高阻单晶硅层的相应位置处光刻并利用TMAH各向异性腐蚀，形成具有一定坡度的第二梯形槽；对第二梯形槽进行化学清洗，随后立即在第二梯形槽中进行杂质扩散形成第一公共区，第一公共区为扩散受主杂质形成的P+区或扩散施主杂质形成的N+区；③采用热氧化工艺在单晶硅层表面生长一层1微米厚的二氧化硅；然后在高阻单晶硅层的相应位置处光刻并利用TMAH各向异性腐蚀，形成具有一定坡度的第一梯形槽和第三梯形槽；对第一梯形槽和第三梯形槽进行化学清洗，随后立即在第一梯形槽和第三梯形槽中进行杂质扩散形成第一另一区和第二另一区，若第一公共区为N+区，则第一另一区和第二另一区为P+区，若第一公共区为P+区，则第一另一区和第二另一区为N+区，P+区和N+区的杂质浓度均不低于1017/cm3；④采用PECVD工艺淀积一层0.5微米厚的二氧化硅，然后通过光刻工艺刻蚀出第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽内的第一公共区和第一另一区和第二另一区的引线孔窗口；⑤淀积金属铝，并再次通过光刻工艺完成第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽处电学信号的引出以及整个传感器阵列内部引线的互连；随后进行合金化处理；⑥采用MEMS技术中的ICP硅深刻蚀工艺或激光刻蚀工艺，刻蚀第一梯形槽和第三梯形槽处底部除去铝后裸露的硅直至硅下面的二氧化硅绝缘层，长度为95微米。若采用ICP硅深刻蚀工艺，需提前再进行一次基于光刻胶作为掩膜的光刻；若采用激光刻蚀工艺，则不需要再进行任何光刻。
⑦采用MEMS技术中的ICP硅深刻蚀工艺或激光刻蚀工艺，在第一磁敏二极管和第二磁敏二极管与第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽相垂直的侧表面上制作两块深宽比的第一凹硅槽和第二凹硅槽，第一凹硅槽和第二凹硅槽的一个侧面形成第一磁敏二极管和第二磁敏二极管的有效高复合面。若采用ICP硅深刻蚀工艺，需提前再进行一次基于光刻胶作为掩膜的光刻；若采用激光刻蚀工艺，则不需要再进行任何光刻。
上述第一磁敏二极管和第二磁敏二极管是双注入型时的磁敏传感器阵列的制作工艺中，步骤②与③的次序可以互换。下面介绍第一磁敏二极管和第二磁敏二极管是单注入型时的磁敏传感器阵列的制作方法：①选择具有SOI衬底的(100)晶面的高阻单晶硅层1，N型或P型均可，其室温下的电阻率大于100欧姆·厘米，采用外延工艺生长厚度为20微米高阻单晶硅层1，然后采用RCA标准清洗步骤进行化学清洗；②采用热氧化工艺在单晶硅层表面生长一层1微米厚的二氧化硅；然后在高阻单晶硅层的相应位置处光刻并利用TMAH各向异性腐蚀，形成具有一定坡度的第二梯形槽或第一梯形槽和第三梯形槽，对第二梯形槽或第一梯形槽和第三梯形槽进行化学清洗，随后立即在第二梯形槽内扩散杂质形成第二公共区或在第一梯形槽和第三梯形槽内扩散杂质形成第三另一区和第四另一区，若高阻单晶硅层1为N型材料，则该步骤中扩散的杂质为施主型杂质；若高阻单晶硅层1为P型材料，则该步骤中扩散的杂质为受主型杂质，扩散后的施主型杂质或受主型杂质的浓度均不低于1017/cm3；③采用热氧化工艺在单晶硅层表面生长一层1微米厚的二氧化硅；然后在高阻单晶硅层的相应位置处光刻并利用TMAH各向异性腐蚀，形成具有一定坡度的第一梯形槽和第三梯形槽或第二梯形槽；对第一梯形槽和第三梯形槽或第二梯形槽进行化学清洗，随后立即在第一梯形槽和第三梯形槽内淀积能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料形成第三另一区和第四另一区或在第二梯形槽内淀积能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料形成第二公共区，并在沉积金属后进行一次氧化并光刻除去具有整流接触的第三另一区和第四另一区或第二公共区以外的该种金属材料；④采用PECVD工艺淀积一层0.5微米厚的二氧化硅，然后通过光刻工艺刻蚀出第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽内的第二公共区和第三另一区和第四另一区的引线孔窗口；⑤淀积金属铝，并再次通过光刻工艺完成第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽处电学信号的引出以及整个传感器阵列内部引线的互连；随后进行合金化处理；⑥采用MEMS技术中的ICP硅深刻蚀工艺或激光刻蚀工艺，刻蚀第一梯形槽和第三梯形槽处底部除去铝后裸露的硅直至硅下面的二氧化硅绝缘层，长度为95微米。若采用ICP硅深刻蚀工艺，需提前再进行一次基于光刻胶作为掩膜的光刻；若采用激光刻蚀工艺，则不需要再进行任何光刻；⑦采用MEMS技术中的ICP硅深刻蚀工艺或激光刻蚀工艺，在第一磁敏二极管和第二磁敏二极管与第一梯形槽、第二梯形槽和第三梯形槽相垂直的侧表面上制作两块深宽比的第一凹硅槽和第二凹硅槽，第一凹硅槽和第二凹硅槽的一个侧面形成第一磁敏二极管和第二磁敏二极管的有效高复合面。若采用ICP硅深刻蚀工艺，需提前再进行一次基于光刻胶作为掩膜的光刻；若采用激光刻蚀工艺，则不需要再进行任何光刻。
磁敏传感器阵列用于外界磁场感应时，阵列中的每一个磁敏感单元都采用恒压源输入的方式，并通过连接外部分压电阻构成差分电路，从而每一个磁敏感单元都可以单独工作。因为磁敏二极管在“大注入”条件下才具有较高的磁灵敏度，因此外部第一电阻与第二电阻和直流稳压电源11的大小应能够保证第一磁敏二极管和第二磁敏二极管工作在大注入状态下，具体数值没有严格要求。
如图4所示，第一磁敏二极管和第二磁敏二极管是双注入型，其中，第一公共区为P+区，第一另一区和第二另一区为N+区，此时第一电极与直流稳压电源11的正极相连，第二电极和第三电极分别串接第一电阻和第二电阻后与直流稳压电源11的负极相连；当第一公共区为N+区、第一另一区和第二另一区为P+区时，此时第一电极与直流稳压电源11的负极相连，第二电极和第三电极分别串接第一电阻和第二电阻后与直流稳压电源11的正极相连。
如图5所示，第一磁敏二极管和第二磁敏二极管是单注入型，此时的高阻单晶硅层1为P型材料，其中，第二公共区为P+区，第三另一区和第四另一区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，此时第一电极与直流稳压电源11的正极相连，第二电极和第三电极分别串接第一电阻和第二电阻后与直流稳压电源11的负极相连；当第二公共区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，第三另一区和第四另一区为P+区时，此时第一电极与直流稳压电源11的负极相连，第二电极和第三电极分别串接第一电阻和第二电阻后与直流稳压电源11的正极相连。若高阻单晶硅层1为N材料，第二公共区为N+区，第三另一区和第四另一区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，此时第一电极与直流稳压电源11的负极相连，第二电极和第三电极分别串接第一电阻和第二电阻后与直流稳压电源11的正极相连，或者，第二公共区为能与第一高阻区和第二高阻区形成整流接触的金属材料区，第三另一区和第四另一区为N+区，此时第一电极与直流稳压电源11的正极相连，第二电极和第三电极分别串接第一电阻和第二电阻后与直流稳压电源11的负极相连。
在上述情况下，差分信号10都是从第二电极与第三电极间引出。
本发明提供的磁敏传感器阵列，能够检测垂直于硅片表面方向的磁场。下面以第一磁敏二极管和第二磁敏二极管是双注入型的为例，介绍其工作原理。磁敏二极管在正向偏压下，即上文介绍的电路连接方式，当外部磁场B＝0时，
理论上，输出的差分信号10为零，磁敏二极管中的载流子在电场力作用下从P+区漂移到N+区空穴或从N+区漂移到P+区电子，侧面的有效高复合面对载流子的影响很小。当磁场方向为垂直于硅片表面向下时，第一磁敏二极管中的载流子运动方向与磁场方向垂直，受洛仑兹力作用而偏向作为有效高复合面的第一凹硅槽，并在那里被有效高复合面的缺陷等俘获，引起第一磁敏二极管内阻增大，而右边的第二磁敏二极管的载流子受洛仑兹力作用则偏向于另一侧面运动，此时绝大部分载流子被体内复合中心复合掉，第二磁敏二极管的内阻将略为减小或基本不变。温度对磁敏二极管输出信号的影响主要源于两个因素，其一是热激发的载流子参与漂移，其二是载流子迁移率随温度的变化。由于第一磁敏二极和第二磁敏二极管距离为微米量级，它们对于环境温度变化的感知可以认为是相同的，而且效果等同，从而第一磁敏二极管和第二磁敏二极管温度漂移在差分输出信号中被补偿掉，而其磁灵敏度则为第一磁敏二极管与第二磁敏二极管正反向磁灵敏度之和。同时，这种电路结构对于由电源电压抖动等引起的共模干扰，也具较好的抑制作用。该磁敏传感器阵列可直接应用于单点或分布式磁场强度的测量，也可将其改装为触觉传感器并应用于机器人技术领域，电路的稳定性及可靠性都较高。同理，当被测磁场垂直于硅片表面向上时，右边的第二磁敏二极管是磁敏感部分，而左边第一的磁敏二极管主要起到温度补偿的作用。当磁敏感单元工作在反向电压时，因为第一磁敏二极管与第二磁敏二极管中P-N结的反向漏电流很小，故磁敏感效应也很小。
当第一磁敏二极管和第二磁敏二极管为单注入型时，其工作原理与第一磁敏二极管和第二磁敏二极管为双注入型时的基本相同。不同之处在于，在双注入型磁敏二极管中，参与形成电流的是N+-π结向π区注入的电子和P+-π结向π区注入的空穴，π是指高阻半导体，而在本发明的单注入型磁敏二极管阵列中，参与形成电流的则主要是P+-π结向π区注入的空穴及部分由金属越过阻挡层注入π区的电子，或者，是N+-π结向π区注入的电子及部分由金属越过阻挡层注入π区的电子。