[发明专利]一种电容式碳化硅高温压力传感器及其制备方法

说明书

一种电容式碳化硅高温压力传感器及其制备方法，传感器包括若干阵列布置的电容式碳化硅高温压力传感单元，每个电容式碳化硅高温压力传感单元包括衬底，衬底的两侧连接有支柱，衬底的中部连接有多个阵列布置的下电极，下电极和碳化硅薄膜上连接的多个阵列布置的上电极配合形成多个子电容，碳化硅薄膜两侧连接在支柱顶部，上电极顶部和上电极引线连接，上电极引线的上方设有玻璃盖板；相邻支柱之间与碳化硅薄膜、衬底形成空腔；上电极、下电极为竖直布置，通过改变上电极、下电极间面积来反应压力变化；制备方法采用刻蚀、溅射、腐蚀、键合等工艺，本发明增大输出信号，提高信噪比，提高线性度，提高压力传感器的工作温度。

技术领域

本发明属于压力传感器技术领域，具体涉及一种电容式碳化硅高温压力传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的电信号输出的器件或装置，广泛应用于机载大气数据测试系统、航空大气数据校验仪、机舱压力测试、航空航天地面测试系统和高性能风洞等领域。同时，在现代先进战机上，常用来实现翼面和起落传动装置的液体高压控制、自动系统的液压控制、航空电子设备冷却气体气压测试、去冰系统的吹气压力测量、备用电源发动机油气进口端压力测试、座舱压力测量以及机上氧气系统监测等，为战机的控制和执行系统提供基础数据。

电容式压力传感器是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之成一定关系的电量输出的压力传感器，其主要优点在于输入能量低，动态响应快，环境适应性好。通常情况下，电容式压力传感器按照极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器；当薄膜感受压力而变形时，两种电容式压力传感器的薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号，进而得到测量压力。单电容式压力传感器的制备相对简单，但其压力检测范围有限，当压力发生变化时，由于其改变的为上、下电极间的距离，因此根据平行板电容公式可以看出，其非线性较为明显，难以应用于大量程的压力检测。差动电容式压力传感器的受压膜片电极位于两个固定电极之间，构成两个电容器；在压力的作用下一个电容器的容量增大而另一个则相应减小，测量结果由差动式电路输出，其优点在于测量灵敏度高、线性度好，但由于对称度难以保证，因此加工较为困难。同时，这两种压力传感器均采用硅作为其薄膜结构，因此难以在高温条件下使用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种电容式碳化硅高温压力传感器及其制备方法，增大输出信号，提高信噪比；同时提高线性度；提高压力传感器的工作温度。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种电容式碳化硅高温压力传感器，包括若干阵列布置的电容式碳化硅高温压力传感单元100，每个电容式碳化硅高温压力传感单元100包括衬底6，衬底6的两侧连接有支柱8，衬底6的中部连接有多个阵列布置的下电极5，下电极5和碳化硅薄膜4上连接的多个阵列布置的上电极3配合形成多个子电容，碳化硅薄膜4两侧连接在支柱8顶部，上电极3顶部和上电极引线2连接，上电极引线2的上方设有玻璃盖板1；通过支柱8将电容式碳化硅高温压力传感器分割为若干电容式碳化硅高温压力传感单元100，相邻支柱8之间与碳化硅薄膜4、衬底6形成空腔7；

上电极3、下电极5为竖直布置，通过改变上电极3、下电极5间面积来反应压力变化。

所述的上电极3和对应的下电极5形成平板电容压力感应单元9，若干电容式碳化硅高温压力传感单元100中的上电极3产生的信号由上电极引线2并联输出，下电极5产生的信号由衬底6并联输出。

所述的空腔7区域长度为10μm～200μm，宽度为10μm～200μm。

所述的支柱8高度为1μm～10μm，宽度为5μm～10μm。

所述的碳化硅薄膜4的厚度为0.5μm～4μm。

所述的上电极引线2为Ni电极。