[发明专利]一种具有表面阵列凸台结构的SiC电容压力传感器及制备方法

说明书

本发明提供一种具有表面阵列凸台结构的SiC电容压力传感器及制备方法，它包括SiC衬底，SiC衬底上依次形成的p型SiC层、SiC下极板、绝缘层和SiC上极板，以及电路连接结构；SiC下极板包括圆形下极板基体，和下极板基体的上表面设置的凹槽阵列；SiC上极板包括圆形上极板基体和凸台阵列；上极板基体罩在下极板基体上，上极板基体的下表面与绝缘层的上表面之间构成空腔，且凸台阵列与凹槽阵列相匹配。在SiC上极板表面采用凸台阵列，在保证结构可靠性的前提下，减小基体圆形薄膜的厚度，从而获得更高的线性度；凸台阵列与凹槽阵列相配合，在传感器工作时上极板凸台侧壁与下极板凹槽侧壁的正对面积增大，产生额外的电容增量，大大增加传感器工作时的灵敏度。

技术领域

本发明属于宽禁带半导体器件制备技术领域，具体涉及一种具有表面阵列凸台结构的SiC电容压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着人们对极端环境，特别是高温高压强腐蚀环境的探索，人们对于应用于恶劣环境中的传感器的需求越来越迫切。而现有的Si基传感器在恶劣环境中工作的稳定性及可靠性会大大降低，而SiC作为第三代宽禁带半导体材料的代表，在极端环境中依然能够保持优良的性能，是制作用于恶劣环境中的传感器的理想材料。

此外，由于现有的压阻式压力传感器的准确度及精度容易受到恶劣环境的影响，需要额外的器件或电路来消除温度对传感器的影响。而电容式压力传感器对高温、强辐射、强振等恶劣环境的适应强，并且能够承受很大的温度变化。而传统的平板电容压力传感器在采用较厚的膜片时，虽存在很好的线性度，但其灵敏度很差，在采用较薄的膜片时，其灵敏度会大大提升，但其线性度会大大降低，因此传统的平板电容压力传感器很难平衡线性度与灵敏度之间的关系，设计高线性度与高灵敏度兼容的电容式压力传感器结构十分有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有表面阵列凸台结构的SiC电容压力传感器及其制备方法，提高线性度和灵敏度。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种具有表面阵列凸台结构的SiC电容压力传感器，它包括SiC衬底，SiC衬底上依次形成的p型SiC层、SiC下极板、绝缘层和SiC上极板，以及电路连接结构；其中，

所述的SiC下极板包括圆形下极板基体，和下极板基体的上表面设置的凹槽阵列；

所述的SiC上极板包括圆形上极板基体，和上极板基体的下表面设置的凸台阵列；

上极板基体整体罩在下极板基体上，使得上极板基体的下表面与绝缘层的上表面之间构成空腔，且凸台阵列与凹槽阵列相匹配；

所述的电路连接结构包括SiC电极、连接电路以及SiC电极上方的金属焊盘；所述的SiC电极包括分别设置在p型SiC层上的第一SiC电极和第二SiC电极；所述的连接电路包括第一连接电路和第二连接电路，上极板基体上设有供第一连接电路穿过的缺口，第一连接电路用于连接第一SiC电极和下极板基体，第二连接电路用于连接第二SiC电极和上极板基体；所述的金属焊盘包括分别设置在SiC上极板上的第一金属焊盘和第二金属焊盘，第一金属焊盘与第一SiC电极形成欧姆接触，第二金属焊盘与第二SiC电极形成欧姆接触，第一金属焊盘和第二金属焊盘用于分别与外部形成电接触；

所述的绝缘层覆盖在SiC下极板、连接电路的表面及四周，同时包围住SiC电极及金属焊盘的四周，将SiC上极板与SiC下极板及第一连接电路分隔开，使得SiC上极板与SiC下极板形成电容结构。

按上述方案，下极板基体的上表面与上极板基体的下表面在同一平面上，且凹槽阵列中每个凹槽的大小均略大于凸台阵列中的每个凸台，使得每个凹槽与对应的凸台之间均存在间隙；每个凹槽的深度与凸台的厚度均相同。

按上述方案，所述凸台阵列中的每个凸台均为穿过上极板基体的圆心的条形；所述凹槽阵列中的每个凹槽均为与凸台相匹配的条形。