[发明专利]薄膜压力传感器中的敏感薄膜及其制作方法和应用

说明书

本发明公开了一种薄膜压力传感器中的敏感薄膜，该敏感薄膜的材料为(Ni_mCr_1‑m)_1‑x‑yTa_xN_y；其中，m为0.1～0.9，x为0.05～0.4，y为0.05～0.4。本发明还公开了一种薄膜压力传感器，其包括传感器芯体，该传感器芯体包括：基底；设置在基底上的绝缘层；设置在绝缘层上的图形化敏感膜层；设置在图形化敏感膜层上的四个电极；以及覆盖图形化敏感膜层未被四个电极遮挡的部分的保护层；其中所述图形化敏感膜层即为上述敏感薄膜。本发明还公开了上述敏感薄膜的制作方法。本发明的敏感薄膜较现有技术中的一般用于薄膜压力传感器中的薄膜具有更低的电阻温度系数、更高的热稳定性、以及更高的电阻率和方块电阻。

技术领域

本发明属于传感器及其制作技术领域，具体来讲，涉及一种薄膜压力传感器中的敏感薄膜及其制作方法、以及该敏感薄膜在薄膜压力传感器中的应用。

背景技术

传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一，从宇宙开发到海底探秘，从生产的过程控制到现代文明生活，几乎每一项技术都离不开传感器，因此，许多国家对传感器技术的发展十分重视。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点，可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外，还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。

目前薄膜压力传感器敏感薄膜材料使用的是镍铬合金以及氮化钽材料，尽管这两种材料具有一系列的优异特性，但在实际应用中还存在诸多问题：(1)膜与基体的结合力问题，当薄膜的厚度较大时，薄膜会由于内应力过大而与基体发生脱落；(2)具有较大的电阻温度系数，不宜在温度变化剧烈的环境下测量；(3)扩宽薄膜的应变范围，使尽量宽的应变范围内薄膜的电阻相对变化与应变成线性关系；(4)耐腐蚀性能不好。因此，开发具有优异性能的薄膜压力传感器敏感薄膜材料十分必要。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种薄膜压力传感器中的敏感薄膜及其制作方法、以及该敏感薄膜在薄膜压力传感器中的应用，该敏感薄膜具有缺陷少、应变因子大、电学性能优异的特性。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种薄膜压力传感器中的敏感薄膜，所述敏感薄膜的材料为(Ni_mCr_1-m)_1-x-yTa_xN_y；其中，m为0.1～0.9，x为0.05～0.4，y为0.05～0.4。

进一步地，所述敏感薄膜的热稳定温度不低于600℃，应变因子不低于3.5，电阻率为500μΩ·cm～2000μΩ·cm，方块电阻为20Ω/□～40Ω/□，电阻温度系数为-60ppm/℃～60ppm/℃。

本发明的另一目的在于提供一种薄膜压力传感器中的敏感薄膜的制作方法，包括步骤：

S1、在通入Ar和N₂的混合气体的同时，采用射频磁控溅射方法分别轰击Ni_mCr_1-m靶和Ta靶进行共溅射，获得(Ni_mCr_1-m)_1-x-yTa_xN_y前驱薄膜；其中，m为0.1～0.9，x为0.05～0.4，y为0.05～0.4；

S2、将所述(Ni_mCr_1-m)_1-x-yTa_xN_y前驱薄膜进行退火处理，得到薄膜压力传感器中的敏感薄膜。