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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号CN103196613A
(43)申请公布日2013.07.10
(21)申请号CN201310084858.6
(22)申请日2013.03.15
(71)申请人西安交通大学
地址710049陕西省西安市咸宁西路28号
(72)发明人赵立波李支康蒋庄德叶志英王久洪王苑赵玉龙苑国英
(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司
代理人蔡和平
(51)Int.CI
G01L9/00
B81C1/00
权利要求说明书说明书幅图
(54)发明名称
一种高温CMUT压力传感器及其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种高温CMUT压力传感器及其制备方法，其整体结构从上至下依次为：第一碳化硅层、第一氮化硅层、第二碳化硅层、第二氮化硅层、和第三碳化硅层；第一氮化硅层、第二碳化硅层和第二氮化硅层周围部分和中间部分均被空腔在横向方向上隔开；通孔贯穿第三碳化硅层；所述第二氮化硅层中间部分覆盖在第三碳化硅层上侧和通孔的内表面；在通孔中的氮化硅层内表面上覆盖有电连接金属层与下电极形成电连接；有效减小了充电现象对传感器工作性能的影响；有效减小了高温环境中寄生电容及其对传感器检测灵敏度的影响；采用碳化硅层和氮化硅层交替的对称式结构设计能有效减小高温环境中温度应力对传感器测量精确度的影响。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权利要求说明书
1.一种高温CMUT压力传感器，其特征在于：其整体结构从上至下依次为： 第一碳化硅层（1）、第一氮化硅层（4）、第二碳化硅层（2）、第二氮化硅层（5）、 和第三碳化硅层（3）；第一氮化硅层（4）、第二碳化硅层（2）和第二氮化硅层 （5）均分为中间部分和周围部分，且周围部分和中间部分均被空腔（14）在横 向方向上隔开；第一氮化硅层（4）、第二碳化硅层（2）、第二氮化硅层（5）的 周围部分形成空腔（14）的侧壁，第一碳化硅层（1）和第三碳化硅层（3）分 别为空腔的顶部和底部，空腔侧壁与空腔底部、顶部一道将空腔（14）密封； 第一碳化硅层（1）经离子掺杂形成上电极，第二碳化硅层的中间部分（7）经 离子掺杂形成下电极；所述第一氮化硅层中间部分（11）的横向尺寸远小于第 二碳化硅层中间部分（7）的横向尺寸，第三碳化硅层（3）中间设置有通孔（9）， 通孔（9）贯穿第三碳化硅层（3），通孔（9）横向尺寸小于下电极的横向尺寸； 所述第二氮化硅层中间部分（12）覆盖在第三碳化硅层（3）上侧和通孔（9） 的内表面；在通孔（9）中的氮化硅层内表面上覆盖有电连接金属层（15），电 连接金属层（15）顶部与下电极形成电连接；所述第一碳化硅层（1）、第二碳 化硅层（2）和第三碳化硅层（3）的材料可换为金刚石，第一氮化硅层（4）和 第二氮化硅层（5）的材料可换为二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的高温CMUT压力传感器，其特征在于：所述第一 氮化硅层中间部分（11）厚度小于第一氮化硅层（4）的周围部分（10）的厚度。
3.根据权利要求1所述的高温CMUT压力传感器，其特征在于：所述第一 氮化硅层中间部分（11）的中心点对应第一碳化硅层（1）的中心点。
4.根据权利要求1所述的高温CMUT压力传感器，其特征在于：所述第二 氮化硅层周围部分（13）的横向尺寸与第一氮化硅层周围部分（10）的横向尺 寸相同，且对称分布在第二碳化硅层（6）的两侧。
5.根据权利要求1所述的高温CMUT压力传感器，其特征在于：所述第二 氮化硅层中间部分（12）为环状，其外部横向尺寸小于下电极的横向尺寸。
6.根据权利要求1所述的高温CMUT压力传感器，其特征在于：所述第一 氮化硅层中间部分（11）、第二碳化硅层中间部分(7)、第二氮化硅层中间部分(12)、 通孔(9)、金属电连接层(15)关于同一中心轴对称。
7.一种高温CMUT压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取一P或N型碳化硅片，采用深反应离子刻蚀技术在该碳化硅中 部刻蚀通孔（9），该通孔（9）贯穿该碳化硅片，此时形成第三碳化硅层（3）；
（2）在第三碳化硅层（3）上表面及其中部通孔（9）内表面沉积氮化 硅层（16）；同时取一单晶硅或多晶硅片作为第一衬底硅（17），在其上表面
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