[发明专利]一种同心圆环结构的差动式SiC电容压力传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种同心圆环结构的差动式SiC电容压力传感器及制备方法，传感器的下极板包括内下极板和外下极板；内下极板为圆形，外下极板为与内下极板同心的圆环形；上极板包括内上极板、外上极板和连接板；内上极板为位于内下极板正上方、开口朝下的圆形框体；外上极板为位于外下极板正上方、开口朝下的圆环形框体；内上极板与外上极板之间通过连接板连接；下极板与上极板形成同心圆环电容结构。本发明选用同心圆环结构，不仅能够在恶劣环境下稳定工作，而且能够有效提高传感器的灵敏度及线性度。

技术领域

本发明属于宽禁带半导体器件制备技术领域，具体涉及一种同心圆环结构的差动式SiC电容压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着对如发动机、地热井、航空航天等领域的探索，人们对应用于恶劣环境下的传感器的需求越来越迫切，特别是高温、高腐蚀性的环境。而现有的Si基半导体传感器在恶劣环境中容易失效，而SiC作为第三代半导体材料，对恶劣环境具有很高的抗性，是制作用于恶劣环境中的传感器的理想材料。

此外，现有的压阻式压力传感器容易受到温度的影响，需要额外的器件或电路来消除温度对于压阻式压力传感器准确度及精度的影响。而电容式压力传感器适应能力强，尤其可以承受很大的温度变化，且其可动结构很薄，质量轻，动态响应好，可用于高速变化的参数，如振动、瞬时压力等。由于现有的差动式电容压力传感器的受压膜片多采用金属薄膜或Si基底材料，且不能实现对被测环境的隔离，不能直接与被测环境接触，因此不能工作于具有强腐蚀或高温的环境中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种同心圆环结构的差动式SiC电容压力传感器及其制备方法，不仅能够在恶劣环境下稳定工作，而且能够有效提高传感器的灵敏度及线性度。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种同心圆环结构的差动式SiC电容压力传感器，包括自下而上的SiC衬底、p型SiC层、复合层以及上极板，其中复合层由下极板、电极、连接电路、绝缘层与焊盘组成；

所述的电极包括第一电极、第二电极和第三电极，其中第三电极接地；所述的连接电路包括第一连接电路、第二连接电路和第三连接电路；

所述的下极板包括内下极板和外下极板；内下极板为圆形，外下极板为与内下极板同心的圆环形；外下极板设有供第一连接电路穿过的缺口，内下极板通过第一连接电路与第一电极连接，外下极板通过第二连接电路与第二电极连接；

所述的上极板包括内上极板、外上极板和连接板；内上极板为位于内下极板正上方、开口朝下的圆形框体；外上极板为位于外下极板正上方、开口朝下的圆环形框体；内上极板与外上极板之间通过连接板连接；上极板通过第三连接电路与第三电极连接；

所述的焊盘为三个，分别与所述的第一电极、第二电极和第三电极连接，用于通过焊接与外部电路形成电接触；

所述的绝缘层覆盖在下极板、连接电路的四周及表面，同时包围住电极与焊盘的四周，将上极板与内下极板、外下极板、以及第一连接电路隔开，使得下极板与上极板形成同心圆环电容结构。

按上述方案，所述的p型SiC层厚度为2μm±0.1μm。

按上述方案，所述的内下极板和外下极板的厚度均为2±0.1μm。

按上述方案，所述的内上极板、外上极板和连接板的厚度均为2～3μm；圆形框体和圆环形框体的高度均为6μm±0.2μm。

按上述方案，所述的第一电极、第二电极和第三电极均为正方形，边长至少为250μm。

按上述方案，所述的连接电路为重掺杂的n型SiC层。

按上述方案，所述的第一连接电路与第二连接电路呈180°分布，第三连接电路分别与第一连接电路、第二连接电路之间夹角均为90°。