[發明專利]一種同心圓環結構的差動式SiC電容壓力傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202010650296.7
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111879447A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 周圣軍;萬澤洪;徐浩浩
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12;G01L23/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

本發明提供一種同心圓環結構的差動式SiC電容壓力傳感器及制備方法，傳感器的下極板包括內下極板和外下極板；內下極板為圓形，外下極板為與內下極板同心的圓環形；上極板包括內上極板、外上極板和連接板；內上極板為位于內下極板正上方、開口朝下的圓形框體；外上極板為位于外下極板正上方、開口朝下的圓環形框體；內上極板與外上極板之間通過連接板連接；下極板與上極板形成同心圓環電容結構。本發明選用同心圓環結構，不僅能夠在惡劣環境下穩定工作，而且能夠有效提高傳感器的靈敏度及線性度。

技術領域

本發明屬于寬禁帶半導體器件制備技術領域，具體涉及一種同心圓環結構的差動式SiC電容壓力傳感器及其制備方法。

背景技術

隨著對如發動機、地熱井、航空航天等領域的探索，人們對應用于惡劣環境下的傳感器的需求越來越迫切，特別是高溫、高腐蝕性的環境。而現有的Si基半導體傳感器在惡劣環境中容易失效，而SiC作為第三代半導體材料，對惡劣環境具有很高的抗性，是制作用于惡劣環境中的傳感器的理想材料。

此外，現有的壓阻式壓力傳感器容易受到溫度的影響，需要額外的器件或電路來消除溫度對于壓阻式壓力傳感器準確度及精度的影響。而電容式壓力傳感器適應能力強，尤其可以承受很大的溫度變化，且其可動結構很薄，質量輕，動態響應好，可用于高速變化的參數，如振動、瞬時壓力等。由于現有的差動式電容壓力傳感器的受壓膜片多采用金屬薄膜或Si基底材料，且不能實現對被測環境的隔離，不能直接與被測環境接觸，因此不能工作于具有強腐蝕或高溫的環境中。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種同心圓環結構的差動式SiC電容壓力傳感器及其制備方法，不僅能夠在惡劣環境下穩定工作，而且能夠有效提高傳感器的靈敏度及線性度。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種同心圓環結構的差動式SiC電容壓力傳感器，包括自下而上的SiC襯底、p型SiC層、復合層以及上極板，其中復合層由下極板、電極、連接電路、絕緣層與焊盤組成；

所述的電極包括第一電極、第二電極和第三電極，其中第三電極接地；所述的連接電路包括第一連接電路、第二連接電路和第三連接電路；

所述的下極板包括內下極板和外下極板；內下極板為圓形，外下極板為與內下極板同心的圓環形；外下極板設有供第一連接電路穿過的缺口，內下極板通過第一連接電路與第一電極連接，外下極板通過第二連接電路與第二電極連接；

所述的上極板包括內上極板、外上極板和連接板；內上極板為位于內下極板正上方、開口朝下的圓形框體；外上極板為位于外下極板正上方、開口朝下的圓環形框體；內上極板與外上極板之間通過連接板連接；上極板通過第三連接電路與第三電極連接；

所述的焊盤為三個，分別與所述的第一電極、第二電極和第三電極連接，用于通過焊接與外部電路形成電接觸；

所述的絕緣層覆蓋在下極板、連接電路的四周及表面，同時包圍住電極與焊盤的四周，將上極板與內下極板、外下極板、以及第一連接電路隔開，使得下極板與上極板形成同心圓環電容結構。

按上述方案，所述的p型SiC層厚度為2μm±0.1μm。

按上述方案，所述的內下極板和外下極板的厚度均為2±0.1μm。

按上述方案，所述的內上極板、外上極板和連接板的厚度均為2～3μm；圓形框體和圓環形框體的高度均為6μm±0.2μm。

按上述方案，所述的第一電極、第二電極和第三電極均為正方形，邊長至少為250μm。

按上述方案，所述的連接電路為重摻雜的n型SiC層。

按上述方案，所述的第一連接電路與第二連接電路呈180°分布，第三連接電路分別與第一連接電路、第二連接電路之間夾角均為90°。