[发明专利]压力传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种压力传感器及其制备方法，压力传感器包括薄膜晶体管及设于薄膜晶体管上的敏感层，薄膜晶体管包括半导体层和金属电极，所述金属电极包括设于所述半导体层顶部的栅极，敏感层包括上敏感层，上敏感层的下表面具有微结构阵列，微结构阵列包括多个阵列设置的微结构，敏感层还包括覆盖于微结构阵列表面的第一导电层，第一导电层与栅极电性连接。本发明提供的压力传感器包括薄膜晶体管和敏感层，敏感层包括具有微结构阵列的上敏感层和覆盖于微结构阵列表面的第一导电层，通过在敏感层上设置微结构阵列，使得所述压力传感器具有高灵敏度的同时兼顾具有大的测量范围，且所述压力传感器的结构简单，简化了制备工艺、降低了制备成本。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着科学技术快速的发展，人类对压力传感器的要求越来越高，高灵敏度、大的测量范围、柔性等特点已经成为未来压力传感器发展的趋势，其中，如何使得压力传感器同时具备高灵敏度和大的测量范围成为该领域研究的难题。

传统的压力传感器主要包括压阻式、电感式以及电容式三大类，分别通过器件主要组成结构的电阻、电感以及电容在外部压力作用下产生变化，再利用测量电路将这三种物理量的变化经过一系列处理最终达到探测外部压力变化的目的。传统的压力传感器不仅灵敏度较低且需要外围电路配合才能达到测量压力的目的。近年来出现的基于薄膜晶体管的压力传感器设计，在一定程度上解决了外围电路的问题，同时也使得灵敏度在传统的压力传感器的基础上有了一定的提高，故基于薄膜晶体管的压力传感器是未来压力传感器的研究方向。

现有的基于薄膜晶体管的压力传感器在具有高灵敏度的同时很难兼顾具有大的测量范围，而具有高灵敏度的同时能够兼顾具有大的测量范围的压力传感器的制备工艺复杂、成本太高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种压力传感器及其制备方法，所述压力传感器能够在提升灵敏度的同时兼顾具有大的测量范围，所述制备方法简化了制备工艺、降低了制备成本。

本发明提出的具体技术方案为：提供一种压力传感器，所述压力传感器包括薄膜晶体管及设于所述薄膜晶体管上的敏感层，所述薄膜晶体管包括半导体层和金属电极，所述金属电极包括设于所述半导体层顶部的栅极，所述敏感层包括上敏感层，所述上敏感层的下表面具有微结构阵列，所述微结构阵列包括多个阵列设置的微结构，所述敏感层还包括覆盖于所述微结构阵列表面的第一导电层，所述第一导电层与所述栅极电性连接。

进一步地，所述敏感层还包括下敏感层及第二导电层，所述下敏感层位于所述上敏感层与所述栅极之间，所述第二导电层覆盖于所述下敏感层的上表面并从所述下敏感层的一端延伸至所述栅极的表面。

进一步地，所述微结构的底部设置有凹槽。

进一步地，所述凹槽的深度小于所述微结构阵列的厚度，和/或所述多个阵列设置的微结构中相邻两个微结构之间的间距相等。

进一步地，所述微结构与所述凹槽的形状均为圆柱形。

进一步地，所述半导体层包括衬底、从下而上依次设于所述衬底上的有源层、绝缘层，所述金属电极还包括设于所述衬底与所述有源层之间的源极和漏极，所述源极、漏极分别位于所述衬底的两端。

进一步地，所述压力传感器还包括设于所述绝缘层与所述下敏感层之间的电阻层，所述电阻层位于所述栅极的一端并延伸至所述栅极的表面。

进一步地，所述敏感层的材质为聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，和/或所述有源层的材质为非晶铟镓锌氧化物(indium gallium zinc oxide，IGZO)薄膜。

本发明还提供了一种压力传感器的制备方法，所述制备方法包括：