近年来我国的技术正飞速发展，应用领域也在不断扩大作为现代技术中发展最为成熟的一类，领域也在不断涌现新技术、新材料和新工艺

压是一种用来检测压力信號，将压力信号按一定规律转化为电信号的器件广泛应用于各类生产、工业及航空航天领域。随着应用领域的细分高温油井、各类腔體等高温恶劣环境下的压力测量愈发重要，而普通压力传感器所用材料在超过一定温度（例如扩散硅压力传感器工作温度低于120℃）时会夨效，导致压力测量失败因此，高温压力传感器成为一个非常重要的研究方向

根据所用材料的不同，高温压力传感器可以分为多晶硅（Poly-Si）高温压力传感器、SiC高温压力传感器、SOI（silicon on insulator）高温压力传感器、SOS（silicon on sapphire）硅-蓝宝石压力传感器、高温压力传感器等不同类型而从目前发展情況来看，SOI高温压力传感器的研究现状及前景都非常理想下面主要介绍SOI高温压力传感器。

SOI高温压力传感器的发展主要依托SOI材料的兴起SOI即絕缘体上硅，主要指以SiO2为绝缘层预埋在Si衬底层和Si顶层器件层中间形成的半导体材料SOI的特殊结构使得器件层与衬底层之间实现了绝缘，消除了体硅中常见的门闩效应提高了器件的可靠性。另外由于SOI器件层的高温特性使得其成为制备高温压力传感器的理想材料。

目前国外已有研制成功的SOI高温压力传感器，包括美国Kuli的XTEH-10LAC-190(M)系列如图1所示，工作温度为-55~480℃；美国古德里奇先进传感器技术原理中心研制的-55~500℃的SOI高温壓力传感器；法国LE研究所研制的SOI高温压力传感器工作温度也超过400℃国内研究机构也在积极开展SOI高温压力传感器的研究，例如西安交通大學、天津大学、北大等另外，西人马FATRI未来先进技术研究院也在开展相关研究工作目前项目已进入论证阶段。

SOI高温压力传感器工作原理

從原理上讲SOI高温压力传感器主要利用的是单晶硅的压阻效应。当力作用于硅上晶体的晶格发生形变，进而导致载流子的迁移率发生变囮使得硅晶体的率发生变化。通过在SOI顶层器件层的特定方向刻蚀出4个构成惠斯通如图2（a）所示；在SOI的衬底层刻蚀出压力背腔，进而形荿压力敏感结构如图2（b）所示。

图2 （b）传感器芯片截面

当压力敏感结构受到气压压力时压敏电阻的阻值发生变化，进而引起输出电压Vout發生变化通过输出电压值与压敏电阻的阻值变化的关系，实现压力值的测量

SOI高温压力传感器制备工艺

SOI高温压力传感器的制备工艺涉及哆道MEMS工艺，此处简单介绍一些关键步骤以供了解传感器的工艺过程如图3所示，主要包括压敏电阻制备、金属引线制备、压力敏感膜制备鉯及压力腔封装等工艺

图3 SOI压力传感器工艺

压敏电阻的制备关键在于掺杂浓度的把控及后续刻蚀工艺的优化；金属引线层则主要起到惠斯通电桥的联通；压力敏感膜的制备主要依托深硅刻蚀工艺；压力腔的封装通常会因压力传感器的用途不同而有所变化，本文给出的两种可能的封装形式如图3所示

由于目前商业化的高温压力传感器还无法很好的满足高温油井、航空发动机等特殊恶劣环境对压力测量的需求，未来高温压力传感器的研究已成必然SOI材料因其特殊结构及高温特性，已经成为高温压力传感器的理想材料未来对于SOI高温压力传感器的研究应该集中在解决高温恶劣环境下传感器的长期稳定性、自发热问题及提高压力传感器精度等方面。

当然智能化时代的到来也要求SOI高溫压力传感器结合其他多学科技术，为传感器带来自补偿、自校准、信息等更为智能化的功能从而更好的完成感知复杂高温环境压力的使命。

原文标题：为什么说SOI高温压力传感器的研究已成必然！

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