[发明专利]一种TiON薄膜压力传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种TiON薄膜压力传感器及其制备方法，该TiON薄膜压力传感器包括基底，所述基底上沉积有过渡层，所述过渡层上沉积有绝缘层，所述绝缘层上沉积有应变薄膜层，所述应变薄膜层上沉积有电极层和保护层；所述应变薄膜层为TiON薄膜。其制备方法包括：在基底上沉积过渡层；在过渡层上沉积绝缘层；采用PECVD法缘层上沉积TiON薄膜；在TiON薄膜上沉积电极层；在TiON薄膜上沉积保护层；整体热处理；将电极层与引线组件相连，制备完成。本发明传感器具有灵敏度高、测量精度高、安全性高、可靠性好、耐高温、适合大量程压力测量等优点，其制备方法具有制备工艺简单、生产成本低、生产周期短等优点。

技术领域

本发明属于应力测量技术领域，涉及一种薄膜压力传感器及其制备方法，具体涉及一种TiON薄膜压力传感器及其制备方法。

背景技术

现有应力监测方法一般采用薄膜压力传感器，如合金薄膜压力传感器，该合金薄膜压力传感器的功能模块主要由弹性敏感元件、转换元件等部分组成。弹性敏感元件是将被测物理量预先转换为一种易于变换成电信号的物理量的部件。转换元件是能将感受到的物理量直接转换成电信号的部件。合金薄膜应变压力传感器的工作原理可简述为：压力引起电阻变化，通过电阻值变化转换为输出电压变化，实现对压力的准确测量。然而，现有合金薄膜压力传感器中一般采用不锈钢基底作为弹性体材料，NiCr或康铜等金属材料作为应变材料，由此不锈钢弹性体+NiCr或康铜应变膜构成的压力传感器存在灵敏度低、测量精度差等问题。另外，现有金属应变材料一般采用离子束溅射或磁控溅射等物理化学沉积方法制备，存在沉膜速率慢、生产效率低、无法批量生产等缺点，这严重限制了该类传感器产品的大规模推广和应用。与硅基压力传感器相比，合金薄膜压力传感器也没有得到广泛使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种灵敏度高、测量精度高的TiON薄膜压力传感器，还提供了一种沉膜速率快、生产效率高、可大规模批量生产的TiON薄膜压力传感器的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种TiON薄膜压力传感器，所述TiON薄膜压力传感器包括基底，所述基底上沉积有过渡层，所述过渡层上沉积有绝缘层，所述绝缘层上沉积有应变薄膜层，所述应变薄膜层上沉积有电极层和保护层；所述应变薄膜层为TiON薄膜。

上述的TiON薄膜压力传感器，进一步改进的，所述TiON薄膜的厚度为50nm～200nm。

上述的TiON薄膜压力传感器，进一步改进的，所述基底为呈C型结构的不锈钢材料；所述不锈钢材料为17-4PH；所述基底的弧顶厚度为0.5mm～3mm。

上述的TiON薄膜压力传感器，进一步改进的，所述过渡层为Ta₂O₅层或TiO₂层；所述过渡层的厚度为200nm～500nm。

上述的TiON薄膜压力传感器，进一步改进的，所述绝缘层为SiO₂层；所述绝缘层的厚度为600nm～900nm。

上述的TiON薄膜压力传感器，进一步改进的，所述电极层为Ti-Pt-Au金属薄膜；所述Ti-Pt-Au金属薄膜的厚度为50nm～100nm。

上述的TiON薄膜压力传感器，进一步改进的，所述保护层为SiO₂层；所述保护层的厚度为50nm～100nm。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的TiON薄膜压力传感器的制备方法，所述TiON薄膜采用PECVD法制备得到。

上述的制备方法，进一步改进的，包括以下步骤：

S1、在基底上沉积过渡层；

S2、在过渡层上沉积绝缘层；