基于SiC（Silicon Carbide）的高溫壓力傳感器正逐步成為高溫傳感器領域的主流研究方向，經過二十多年的發展，SiC以其優良的高溫機械特性、易加工性以及半導體材料自身的優點，已廣泛應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，傳感器的性能也不斷提高，可滿足超高溫以內（<800℃）大部分高溫環境下的測壓需求。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在超高溫環境下的測量也具有廣闊的應用前景。目前，SiC高溫壓力傳感器主要應用于航空和航天發動機、火箭發動機、航空發動機、重型燃氣輪機、燃煤燃氣鍋爐等動力設備燃燒室內的壓力監測。在國內，有生產SiC高溫壓力傳感器的生產線，已經用于油井高溫壓力的的測量。在國外，已經有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。高溫壓力傳感器較成熟的材料有基于SOI和SiC。據研究SOI在500度左右會經歷塑性形變。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體材料，具有優良的抗輻照特性、熱學性能、抗腐蝕性。Sic晶體形態較多，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?；?/span>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，德國柏林工業大學的Zeirmann 等人在SOI結構上生長了一層3C-SiC 薄膜，并利用RIE刻蝕出壓敏電阻實現壓力測量，工作溫度達到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，該中心率先實現了全SiC結構的壓敏芯片。壓力敏感結構以6H-SiC作為基底，利用同質外延摻雜、干法刻蝕技術形成PN 結和壓阻結構，再使用Ti/TaSi/Pt 膜系實現歐姆接觸。傳感器的樣機最高工作溫度能達到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薄膜的壓阻效應退化，Glenn中心的數據表明，6H-SiC薄膜在室溫下的壓阻系數為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

電容結構的壓力傳感器具有靈敏度高、動態響應快、溫度穩定性高的特點。美國西儲大學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，壓力敏感單元結構如圖所示，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結構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，主要技術指標：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。國內北京遙測技術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，工作溫度可達到600℃，實現了0~3kPa的微壓測量，全溫區精度達到3%，達到國內領先水平。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鍵工藝有：

1、電化學腐蝕

2、深反應離子刻蝕

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、電化學腐蝕和深反應離子刻蝕相結合控制刻蝕深度。

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