基于SiC（Silicon Carbide）的高溫壓力傳感器正逐步成為高溫傳感器領(lǐng)域的主流研究方向,，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，SiC以其優(yōu)良的高溫機械特性,、易加工性以及半導(dǎo)體材料自身的優(yōu)點,，已廣泛應(yīng)用于高溫傳感器的研制。不同原理的基于SiC的高溫壓力傳感器不斷涌現(xiàn),，傳感器的性能也不斷提高,，可滿足超高溫以內(nèi)（<800℃）大部分高溫環(huán)境下的測壓需求。隨著歐姆接觸使用溫度不斷提高,，SiC光纖性能的不斷改善,，SiC在超高溫環(huán)境下的測量也具有廣闊的應(yīng)用前景,。目前，SiC高溫壓力傳感器主要應(yīng)用于航空和航天發(fā)動機,、火箭發(fā)動機,、航空發(fā)動機、重型燃?xì)廨啓C,、燃煤燃?xì)忮仩t等動力設(shè)備燃燒室內(nèi)的壓力監(jiān)測,。在國內(nèi)，有生產(chǎn)SiC高溫壓力傳感器的生產(chǎn)線,，已經(jīng)用于油井高溫壓力的的測量,。在國外，已經(jīng)有SiC高溫壓力傳感器,，大壓力的較成熟,，微壓也有樣品出售。能工作在600度左右,，NASA出資合作研發(fā),。高溫壓力傳感器較成熟的材料有基于SOI和SiC。據(jù)研究SOI在500度左右會經(jīng)歷塑性形變,。而SiC可用于更高溫度,。

基于SiC的高溫壓力傳感器碳化硅作為第三代直接躍遷型寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)良的抗輻照特性,、熱學(xué)性能,、抗腐蝕性。Sic晶體形態(tài)較多,，常用于研制高溫壓力傳感器,，包括a型的3C-SiC和B型的4H、6H-SiC,，其中B-SiC在1600℃時仍能保持良好的機械強度,，在制備高溫傳感器方面有廣闊的應(yīng)用前景。目前,，SiC的干法刻蝕,、歐姆接觸制備、SiC-SiC圓片級鍵合等微加工技術(shù)已基本成熟,，基于SiC的高溫傳感器已成為高溫傳感器的熱門研究方向,。基于SiC的高溫壓力傳感器主要包括壓阻式,、電容式兩大類,。

SiC壓阻式高溫壓力傳感器

壓阻式壓力傳感器靈敏度較高，工藝較為簡單,，可靠性高,，是目前SiC壓力傳感器研究的熱點,，也是成果最多的一種方案。1997年,，德國柏林工業(yè)大學(xué)的Zeirmann 等人在SOI結(jié)構(gòu)上生長了一層3C-SiC 薄膜,，并利用RIE刻蝕出壓敏電阻實現(xiàn)壓力測量，工作溫度達(dá)到450℃,。NASAGlenn研究中心在壓阻式壓力傳感器方面的研究開展得比較深入,，該中心率先實現(xiàn)了全SiC結(jié)構(gòu)的壓敏芯片。壓力敏感結(jié)構(gòu)以6H-SiC作為基底,，利用同質(zhì)外延摻雜,、干法刻蝕技術(shù)形成PN 結(jié)和壓阻結(jié)構(gòu)，再使用Ti/TaSi/Pt 膜系實現(xiàn)歐姆接觸,。傳感器的樣機最高工作溫度能達(dá)到750℃,。限制SiC壓阻高溫傳感器工作溫度的因素有兩個：①高溫下外延6H-SiC薄膜的壓阻效應(yīng)退化,，Glenn中心的數(shù)據(jù)表明,，6H-SiC薄膜在室溫下的壓阻系數(shù)為30，而在600℃時降為10-15,；②SiC歐姆接觸的使用溫度限制,，Ti/TaSi/Pt、Ta/Ni/Pt 等歐姆接觸膜系的長期使用溫度均不高于800℃,。

SiC電容式壓力傳感器

電容結(jié)構(gòu)的壓力傳感器具有靈敏度高,、動態(tài)響應(yīng)快、溫度穩(wěn)定性高的特點,。美國西儲大學(xué)對電容式高溫壓力傳感器進行了深入的研究,，2004年該校的Young Darrin J等人利用APCVD在硅襯底上沉積3C-SiC 薄膜制備了壓力傳感器，壓力敏感單元結(jié)構(gòu)如圖所示,，由于感壓膜較薄,，該傳感器工作時，膜的中心與底部接觸,。這種傳感器的最高工作溫度可達(dá)到400℃,，該溫度下的靈敏度為7.7fF/torr。2008年該校的Chen Li又提出一種全SiC結(jié)構(gòu)的電容式壓力傳感器,。在該方案中Chen利用低溫氧化物LTO（Low-temperature Oxidation）作為犧牲層和密封材料,，該種傳感器的最高工作溫度為574℃。另外,，法國LETI研究所也開展了SiC電容式高溫壓力傳感器的研究,，主要技術(shù)指標(biāo)：工作溫度高于600℃，量程65kPa-145kPa,，靈敏度1pF/100kPa,，非線性<1%FS,，精度<1%FS25。國內(nèi)北京遙測技術(shù)研究所的尹玉剛等人工作較為突出,，研制了基于4H-SiC的全SiC電容式高溫微壓傳感器,，工作溫度可達(dá)到600℃，實現(xiàn)了0~3kPa的微壓測量,，全溫區(qū)精度達(dá)到3%,，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。與壓阻式高溫壓力傳感器類似,，電容式高溫壓力傳感器的工作溫度同樣受限于SiC歐姆接觸的工作溫度,，另外高溫下絕緣層漏電流的增大會降低電容測量精度。

SiC高溫壓力傳感器主要關(guān)鍵工藝有：

1,、電化學(xué)腐蝕

2,、深反應(yīng)離子刻蝕

SiC高溫壓力傳感器目前存在的問題：

1、刻蝕深度難控制,。

2,、微通道影響，產(chǎn)生圖案難,。

3,、無引線封裝工藝

解決途徑：

1、SiC基片可從市場上購買,。

2,、電化學(xué)腐蝕和深反應(yīng)離子刻蝕相結(jié)合控制刻蝕深度。

3,、使用高電導(dǎo)率的金屬和玻璃粉構(gòu)成熔融物作為電極和外引線的過渡,。本文源自澤天傳感，轉(zhuǎn)載請保留出處,。