微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法技术

微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法，将传感器基体置于聚焦离子束平台腔体中，抽真空后，聚焦离子束沉积方式加热金属源沉积成具有两个平行平面的电极，具有两个平行平面的电极的尺度为微米级；具有两个平行平面的电极通过聚焦离子束沉积方式形成导线，导线连接至预留的测试引脚，关闭金属源后，将聚焦离子束沉积方式切换为离子束切割模式以切割具有两个平行平面的电极生成蛇形的或非蛇形的空气间隙，具有两个平行平面的电极被S型的空气间隙分成相互独立的两个独立的电极以形成电极

【技术实现步骤摘要】
微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法


[0001]本专利技术涉及于微观尺度下的压力传感器
，尤其涉及一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法。

技术介绍

[0002]非平面电容式压力传感器在许多领域都展现出了巨大的应用潜力。传统依赖电介质层厚度改变反映压力信号的方式虽然具有结构简单、能耗低、易读取和稳定性高的优势，但弹性介电层往往存在不可压缩厚度。不仅如此，许多针对介电层的织构化手段借助高聚物倒模等手段进行，都导致了压力传感器的纵向和横向尺寸较大，不利于实现微观尺度下的压力识别和传感器集成，也因此限制了压力传感器在复杂环境乃至变形条件下的应用前景。从而需要一种面向微接触区域的压力传感器的创新设计。
[0003]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法。能采用聚焦离子束沉积的方式在传感器基体表面制备了微米尺度的电极
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蛇形的或非蛇形的空气间隙
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电极结构式传感器，通过压力作用下电极间电荷交换通道的建立实现了对于压力的超灵敏响应能力。而且这种结构具有通用性，蛇形的或非蛇形的空气间隙的尺寸和形状并不受限于提及的直线型等结构，而且电极材料和基体材料的选取也具有可替换性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法包括：
[0007]第一步骤，将传感器基体置于聚焦离子束平台腔体中，抽真空至满足离子束沉积工艺的要求后，以聚焦离子束沉积方式加热金属源/碳源，沉积成具有两个平行平面的电极，所述具有两个平行平面的电极的尺度为微米级；
[0008]第二步骤，所述具有两个平行平面的电极通过聚焦离子束沉积方式形成导线，所述导线作为所述平面电容式压力传感器的连接线并穿出所述两个平行平面；
[0009]第三步骤，将聚焦离子束沉积方式切换为离子束切割模式以切割所述具有两个平行平面的电极生成蛇形的或非蛇形的空气间隙并将所述导线切割为第一导线和第二导线，所述具有两个平行平面的电极被蛇形的或非蛇形的空气间隙分成相互独立的两个独立的电极以形成电极
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蛇形的或非蛇形的空气间隙
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电极的平面电容式压力传感器；其中，所述两个独立的电极分别通过第一导线和第二导线传递信号。
[0010]所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法中，所述金属源包括铂、金、铜和银。
[0011]所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法中，第一步骤中，所述具有两个平行平面的电极的长和宽分别为微米级且均大于厚度的至少5倍。
[0012]所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法中，第二步骤中，蛇形的或非蛇形的空气间隙的宽度为纳米级。
[0013]所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法中，第二步骤中，所述蛇形的或非蛇形的空气间隙为蛇形的或非蛇形的空气间隙。
[0014]所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法中，第二步骤中，所述蛇形的或非蛇形的空气间隙的形状为S状结构。
[0015]所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法中，第二步骤中，所述导线为不同于具有两个平行平面的电极的材料沉积而成。
[0016]所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法中，聚焦离子束沉积方式加热铂金属源后沉积厚度为1μm、面积为12μm
×
5μm的具有两个平行平面的电极。
[0017]所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法中，所述蛇形的或非蛇形的空气间隙宽度为200nm。
[0018]所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法中，利用反应离子刻蚀工艺切割所述具有两个平行平面的电极生成空气带隙。
[0019]在上述技术方案中，本专利技术提供的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法，具有以下有益效果：本专利技术所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法面向微接触区域的压力传感器制备，使用通用结构设计实现了微米尺度下的压力感知，显而易见的，这具有重要的应用价值。同时提出了微观尺度下集成传感器阵列的方式。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术中微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法的制备过程和样品示意图。其中，图1(a)为沉积电极；图1(b)为测试连线沉积；图1(c)切割蛇形的或非蛇形的空气间隙；图1(d)传感器测试引脚连线；图1(e)传感器内部x方向电场强度分布；图1(f)传感器内部y方向电场强度分布；
[0022]图2为本专利技术中微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法的单一压力传感器的测试加载方式及信号输出特性表征示意图。其中，图2(a)为原位沉积加载可控压力的方式；图2(b)为灵敏度测试曲线；
[0023]图3为本专利技术中微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法的宏观预留的测试引脚的设计图及实物示意图。其中，图3(a)为连线设计结构；图3(b)连线实物示意图；
[0024]图4为本专利技术中微米尺度的平面电容式压力传感器在横向变形条件下的应变状态以应力分布情况。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图1至图4，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方
式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0028]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微米尺度的平面电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：第一步骤，将传感器基体置于聚焦离子束平台腔体中，抽真空至满足离子束沉积工艺的要求后，以聚焦离子束沉积方式加热金属源/碳源，沉积成具有两个平行平面的电极，所述具有两个平行平面的电极的尺度为微米级；第二步骤，所述具有两个平行平面的电极通过聚焦离子束沉积方式形成导线，所述导线作为所述平面电容式压力传感器的连接线并穿出所述两个平行平面；第三步骤，将聚焦离子束沉积方式切换为离子束切割模式以切割所述具有两个平行平面的电极生成蛇形的或非蛇形的空气间隙并将所述导线切割为第一导线和第二导线，所述具有两个平行平面的电极被蛇形的或非蛇形的空气间隙分成相互独立的两个独立的电极以形成电极
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蛇形的或非蛇形的空气间隙
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电极的平面电容式压力传感器；其中，所述两个独立的电极分别通过第一导线和第二导线传递信号。2.根据权利要求1所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法，其特征在于，优选的，所述金属源包括铂、金、铜和银。3.根据权利要求1所述的一种微米尺度的平面电容式压力传感器制备方法，其特征在于，第一步骤中，所述具有两个平行平面的电极的长和宽分别为微米级且...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雷，陈思成，郭艳婕，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：