[發明專利]傳感器結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202110843924.8
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113834518A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 馮雪;杜琦峰;陳穎
• 申請（專利權）人: 浙江清華柔性電子技術研究院;清華大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 上海波拓知識產權代理有限公司 31264
• 代理人: 林麗璀

本申請涉及一種傳感器結構，包括SOI硅片，SOI硅片的一側設置至少兩種傳感電阻，SOI硅片的另一側設置一空腔，至少兩種傳感電阻位于空腔的沿SOI硅片的厚度方向的投影區域內。還涉及一種傳感器結構的制備方法，包括以下步驟：提供SOI硅片；在SOI硅片的一側形成至少兩種傳感電阻，以及，在SOI硅片的另一側形成一空腔，至少兩種傳感電阻位于空腔的沿SOI硅片的厚度方向的投影區域內。本申請通過設置至少兩種傳感電阻及空腔，利用空腔的可變形性滿足傳感電阻的工作需求，可對多種參數同時進行監測。

技術領域

本申請涉及傳感器技術領域，具體涉及一種傳感器結構及其制備方法。

背景技術

對于截肢患者而言，裝配假肢是最普及的康復方式。截肢患者通過裝配的假肢不僅能夠保證形體完整，還能夠補償肢體損失的功能，滿足正常生活和工作需求。假肢接受腔與人體殘肢在運動過程中會產生一個交互作用界面，殘肢端會受到假肢的作用力，但是殘肢端軟組織和皮膚的承傷能力遠低于正常肢體，如果殘肢端表面和假肢接受腔適配性較差，殘肢端和假肢接受腔之間反復擠壓會使得殘肢端破損、發炎甚至潰爛，達不到預期形體和功能補償的效果。因此，提供一種可對接觸界面的多種參數同時進行監測的多模態傳感器，以能夠評定假肢與人體之間的適配程度、對假肢接受腔進行設計優化，從而提高假肢的性能，對指導患者康復訓練以及智能假肢的控制等方面具有重要的研究價值。

發明內容

針對上述技術問題，本申請提供一種傳感器結構及其制備方法，傳感器結構可對多種參數同時進行監測，有利于實現對假肢的評定和優化。

為解決上述技術問題，本申請提供一種傳感器結構，其特征在于，包括SOI硅片，所述SOI硅片的一側設置至少兩種傳感電阻，所述SOI硅片的另一側設置一空腔，所述至少兩種傳感電阻位于所述空腔的沿所述SOI硅片的厚度方向的投影區域內。

可選地，所述SOI硅片的埋氧層將所述SOI硅片分隔為上層硅和下層硅，所述至少兩種傳感電阻設置在所述上層硅，所述空腔設置在所述下層硅。

可選地，所述至少兩種傳感電阻包括壓力傳感電阻、溫度傳感電阻、濕度傳感電阻中的至少兩種。

可選地，所述至少兩種傳感電阻通過在所述SOI硅片一側的不同區域摻雜不同濃度的硼原子得到，所述壓力傳感電阻對應區域的硼原子摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3～1×10²⁰cm^-3，所述溫度傳感電阻對應區域的硼原子摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁸cm^-3，所述濕度傳感電阻對應區域的硼原子摻雜濃度為1×10¹²cm^-3～1×10¹⁵cm^-3。

可選地，所述壓力傳感電阻為多個，并分布在所述空腔的所述投影區域的邊緣區域和/或中間區域；所述溫度傳感電阻為至少一個，并設在所述邊緣區域與所述中間區域之間；所述濕度傳感電阻為至少一個，并設在所述邊緣區域與所述中間區域之間。

可選地，所述SOI硅片的厚度小于或等于20μm，所述空腔的深度為5μm～15μm。

可選地，還包括柔性襯底，所述SOI硅片的設置所述空腔的一側固定在所述柔性襯底上。

本申請還提供一種傳感器結構的制備方法，包括以下步驟：

a.提供SOI硅片；

b.在所述SOI硅片的一側形成至少兩種傳感電阻，以及，在所述SOI硅片的另一側形成一空腔，所述至少兩種傳感電阻位于所述空腔的沿所述SOI硅片的厚度方向的投影區域內。

可選地，所述b步驟，包括：

b1.在所述SOI硅片的上層硅的不同區域摻雜不同濃度的硼原子，形成至少兩種傳感電阻；