[发明专利]一种压敏结构柔性压力传感器的制备方法

权利要求书

1.一种压敏结构柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供硅片衬底，并在所述硅片衬底表面沉积绝缘介质层或金属层以形成掩蔽层；

S2、通过光刻的方式对所述掩蔽层进行图形化，形成压力敏感结构图形，并对露出所述硅片衬底进行腐蚀和刻蚀，进而通过湿法腐蚀去掉表面的掩蔽层；

S3、对处理后的所述硅片衬底表面疏水化处理，之后采用压敏材料填充沟槽结构，在50～150℃下或紫外线照射下固化，形成压敏结构；

S4、将所述压敏结构与硅片衬底分离，并在压敏结构的一面或者两面形成金属层，得到压敏稀疏层；

S5、将一个所述压敏稀疏层与传感器电极材料连接；或者将多个所述压敏稀疏层组合后与传感器电极材料连接；或者将至少一个压敏稀疏层与至少一个压敏致密层组合后再与所述传感器电极材料连接，得到所述压敏结构柔性压力传感器。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中采用热氧化法或低压化学气相沉积法在所述硅片衬底表面沉积绝缘介质层；所述绝缘介质层为氮化硅、氧化硅、氧化铪、氧化铝或者SU-8光刻胶材料。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中采用物理气相淀积法在所述硅片衬底表面沉积金属层；优选采用磁控溅射法或者蒸发法沉积金属层；所述金属层为Pt、Al、Au、Ti、Cr或Ni金属。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中通过控制腐蚀速度、横向/纵向腐蚀比例以得到锥形、圆柱形、倒梯形沟槽形状。

优选地，所述步骤S2中采用氮化硅薄膜作掩蔽层，采用RIE、ICP的干法刻蚀或者采用湿法腐蚀对氮化硅进行图形化。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中采用KOH或TMAH溶液或者采用氢氟酸水溶液对露出表面的所述硅片衬底进行各向异性腐蚀；所述KOH或TMAH溶液的质量百分比浓度为0.1～30％；所述步骤S2中所述氢氟酸水溶液的质量百分比浓度为0.1～20％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中采用表面硅烷化处理或在表面涂覆表面疏水化材料，所述疏水化材料为Cytop材料或特氟龙材料。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中采用KOH、HCl或TMAH溶液将压敏材料与硅片衬底脱离；所述KOH、HCl或TMAH溶液的质量百分比浓度为0.1～30％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射、蒸发或旋涂工艺在压敏结构的一面或者两面形成金属层，所述金属层的电阻率介于10^-8-1Ωm之间。

优选地，所述金属层为Au、Al、Pt、Ni、Ti、Cr或者导电聚合物材料。

优选地，所述金属层的厚度≤50μm。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅片的晶向为100、110、111中的一种。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述压敏结构的材料为柔性胶体聚合物同时掺杂纳米结构材料，所述柔性胶体聚合物为聚二甲基硅氧烷、硅胶或橡胶；所述纳米结构材料为石墨烯和/或碳纳米管。