【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感器科学与，具体而言，涉及一种soi基压力温度集成微纳传感器及其制备方法。
技术介绍
1、电隔离耐高温的压力传感器在航天技术、工业制造、能源化工以及高温高压等恶劣环境中精密测量的场合中起着至关重要的作用。而且，石油和天然气开采、航空发动机监测、金属冶炼等高温制造及液体处理等极端应用环境对压力传感器提出了安全性高、耐用强、高精度的严格要求，其对中国航空航天、核能、高温制造和科学研究的发展具有重要意义。因此自主研制高效电隔离的耐高温压力传感器关键技术刻不容缓。
2、目前应用于高温高压等极端环境的压力传感器主要包括合金薄膜压力传感器、压电压力传感器、光纤压力传感器等。合金薄膜压力传感器工作原理类似于金属应变计，一般采用溅射、蒸镀的方法把合金沉积在弹性基体上，薄膜电阻层通过感受弹性元件的应变而产生相应电阻变化，具有精度高、抗干扰能力强并且温度特性好的优点，然而其灵敏系数较低，温度范围也有限，较高温度下可能会引发薄膜热退化问题。
3、压电压力传感器的工作原理是基于压电效应，在受到压力时产生相应的电信号，通过检测输出电信号得出所受压力，压电材料包括石英、陶瓷、铌酸锂等各种材料，具有结构简单，坚固耐用等优点，相对于一般的压力传感器来说具有较高的居里温度，但是其居里温度是固定特性，在超出居里温度之后该材料将不再具备压电特性，因此其使用温度仍然受到限制，并且压电材料可能会受到机械冲击和振动的影响，需要适当的设计和防护以保证其性能和稳定性。
4、光纤压力传感器由于电绝缘性好，抗电磁干扰能力强的优点
5、随着soi(silicon on insulator)材料的兴起，soi高温压力传感器应运而生。soi指的是绝缘体上硅，即在硅衬底层和顶层器件层之间埋了一层氧化硅绝缘层。一般的单晶硅压力传感器大多采用离子注入形成压敏电阻以作为敏感变形区域的方法，但是该压敏部分和衬底之间没有隔绝，存在pn结反向漏电流，漏电流会随着温度的升高而增加，由于漏电流引起的功率损耗又导致器件温度升高，产生正反馈机制，最终导致器件无法正常工作。而soi的特殊结构有效隔绝了器件层和硅衬底之间的漏电流，消除了体硅中常见的闩锁效应，使其能够在高温下正常工作。
6、然而，现有技术中的基于soi的压力传感器往往仅仅利用soi本身特性消除了顶层器件和衬底之间的漏电流。在顶层器件层中，要想真正实现掺杂后压阻的作用，必定也需要形成pn结，因此若是仅仅凭借soi器件的特殊结构隔离器件层和衬底层，并不能完全隔绝顶层器件层中做离子注入后形成pn结时产生的漏电流，器件仍然无法稳定地在高温环境下测量压力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，且提供了一种soi基压力温度集成微纳传感器及其制备方法。
2、本专利技术提供的一种soi基压力温度集成微纳传感器，其技术方案如下：
3、一种基soi基压力温度集成微纳传感器，所述温度压力传感器包括从上至下依次设置的绝缘层、金焊盘、温度敏感层和soi顶层压阻敏感层、soi埋氧层、soi衬底层、玻璃层，其中，所述金焊盘作为引出电极且与所述铂电阻温度敏感层电连接，所述铂电阻温度敏感层位于所述soi顶层压阻敏感层的外围，所述soi衬底层上设有开口向下的空腔，所述soi衬底层与所述玻璃层通过硅玻璃键合。
4、采用上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案至少可以带来的有益效果有：由于设置了soi顶层压阻敏感层、soi埋氧层、soi衬底层，而soi顶层压阻敏感层、soi埋氧层、soi衬底层则相当于soi硅片，采用soi硅片代替普通硅片，其特殊结构隔绝了顶层和底层，消除了体硅存在的门闩效应，初步实现了电隔离。与此同时，温度敏感层可相当于温度传感器的敏感单元，可实时测温以实现不同温度环境下的精确压力测量，实现了传感器的微型化和集成化。
5、本专利技术的技术方案所提供的压力温度集成微纳传感器，具备鲜明的结构特点，不仅凭借soi器件的特殊结构隔离器件层和衬底层，在很大程度上避免了pn结所产生的漏电流，器件可以稳定地在高温环境下测量压力。
6、作为优选，绝缘层包括氮化硅绝缘层，进而绝缘效果明显。
7、作为优选，所述温度敏感层包括铬-铂层；进而可实时测温以实现不同温度环境下的精确压力测量，实现了传感器的微型化和集成化。
8、作为优选，所述soi顶层压阻敏感层为p型掺杂硅片；p型掺杂硅片的低电阻率特性，以之代替普通单晶硅作为soi硅片的顶层器件层，免去了常规利用离子注入方法改变压阻部分电阻率的工艺步骤，大大简化了工艺流程，降低了工艺制备成本。
9、作为优选，所述soi衬底层为n型单晶硅衬底；进而形成的特殊结构消除了体硅存在的门闩效应，初步实现了电隔离。
10、本专利技术提供的一种soi基压力温度集成微纳传感器制备方法，其技术方案如下：
11、一种soi基压力温度集成微纳传感器制备方法，基于本专利技术的技术方案所述的soi基压力温度集成微纳传感器，包括如下步骤：
12、s1、选取soi硅片，并对其进行清洗；
13、s2、利用等离子体增强化学气相沉积方法分别在所述soi硅片的底面和顶面各制备一层氧化硅；
14、s3、光刻图形化所述soi硅片的底面形成腐蚀窗口，利用boe去除窗口的氧化硅，形成空腔；
15、s4、采用koh湿法腐蚀所述空腔，并以boe去除周围氧化硅；
16、s5、取一玻璃片，与所述步骤s4所处理的空腔进行硅玻璃键合，键合时吸真空；
17、s6、光刻图形化所述soi硅片的顶面形成压阻条，以划出压阻区域与非压阻区域；
18、s7、采用drie深反应离子刻浊所述非压阻区域，且刻至所述soi硅片的埋氧层，形成可溅射区域；
19、s8、采用金属剥离工艺在所述可溅射区域溅射一层金属铬和一层金属铂，形成温度敏感层，并预留压阻条及铂层首尾电极引出部分；
20、s9、采用金属剥离工艺在所述压阻条及铂层首尾电极引出部分溅射一层铬和一层金，形成金焊盘；
21、s10、在所述温度敏感层上方沉积一层氮化硅，作为绝缘层，且使所述金焊盘裸露以便引出信号。
22、本方法通过drie深反应离子刻浊直接刻蚀soi硅片的顶层(也是低阻硅层)至soi硅片中间的埋氧层形成可溅射区域，使压阻条完全裸露于氧化硅之上，规避了现有压力传感器桥路压阻间pn结之间产生的反向漏电流，高效彻底地实现了电隔离，能够大大降低温度影响，提高耐高温特性。同时该方法提出的传感器制备方式简化了常规硅基压力传感器离子注入形成压阻的过程，降低了工艺成本。在实际应用中，尽管确定soi硅片可以在高温环境下工作，但是为了确保soi硅片在安全范围内工作，避免因高温而性能下降、寿命受损，本方法采用在被刻蚀裸露的氧化层上溅射铂金属本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种SOI基压力温度集成微纳传感器，其特征在于：所述压力温度集成微纳传感器包括从上至下依次设置的绝缘层(6)、金焊盘(5)、温度敏感层(4)和SOI顶层压阻敏感层(1)、SOI埋氧层(2)、SOI衬底层(3)、玻璃层(7)，其中，所述金焊盘(5)作为引出电极且与所述温度敏感层(4)电连接，所述温度敏感层(4)位于所述SOI顶层压阻敏感层(1)的外围，所述SOI衬底层(3)上设有开口向下的空腔，所述SOI衬底层(3)与所述玻璃层(7)通过硅玻璃键合。
2.根据权利要求1所述的SOI基压力温度集成微纳传感器，其特征在于：所述绝缘层(6)包括氮化硅绝缘层。
3.根据权利要求2所述的SOI基压力温度集成微纳传感器，其特征在于：所述温度敏感层(4)包括铬-铂层。
4.根据权利要求3所述的SOI基压力温度集成微纳传感器，其特征在于：所述SOI顶层压阻敏感层(1)为P型掺杂硅片。
5.根据权利要求4所述的SOI基压力温度集成微纳传感器，其特征在于：所述SOI衬底层(3)为N型单晶硅衬底。
6.一种基于SOI的温度压力传感器制备方法
...【技术特征摘要】
1.一种soi基压力温度集成微纳传感器，其特征在于：所述压力温度集成微纳传感器包括从上至下依次设置的绝缘层(6)、金焊盘(5)、温度敏感层(4)和soi顶层压阻敏感层(1)、soi埋氧层(2)、soi衬底层(3)、玻璃层(7)，其中，所述金焊盘(5)作为引出电极且与所述温度敏感层(4)电连接，所述温度敏感层(4)位于所述soi顶层压阻敏感层(1)的外围，所述soi衬底层(3)上设有开口向下的空腔，所述soi衬底层(3)与所述玻璃层(7)通过硅玻璃键合。
2.根据权利要求1所述的soi基压力温度集成微纳传感器，其特征在于：所述绝...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌思佳，陈晓鹏，缪露露，肖榆瀞，尹加文，简家文，金庆辉，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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