本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，尤其涉及一種雙參數(shù)傳感器陣列及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、人體皮膚具有非凡的能力，能夠以高分辨率檢測各種物理參數(shù)，捕捉接觸物體的復(fù)雜細節(jié)。這種類似皮膚的傳感能力對于新興的人工智能應(yīng)用至關(guān)重要，包括電子皮膚(e-skin)、人機交互和軟機器人。目前，研究人員已經(jīng)開發(fā)出一系列基于不同材料、結(jié)構(gòu)和制造工藝的柔性傳感器，取得了與人類皮膚相當?shù)牧钊擞∠笊羁痰男阅?。然而，許多傳感設(shè)備僅限于檢測單個信號，無法提供接觸對象的全面信息。例如，在電子皮膚應(yīng)用中，傳感器必須同時檢測至少兩個基本物理參數(shù)：壓力和溫度。壓力檢測對于估算物體的重量和形狀至關(guān)重要，而溫度反饋則提供了關(guān)鍵的熱信息。此外，只有使用具有高空間分辨率的柔性傳感器陣列才能實現(xiàn)對物體的多功能操作，就像人類皮膚一樣。

2、雙參數(shù)傳感器的挑戰(zhàn)在于壓力和溫度這兩個信號的解耦，然而由于壓力和溫度的測量往往依賴于傳感材料的電阻變化，這使得區(qū)分刺激來源變得復(fù)雜。一種解決方案是通過對每個參數(shù)使用單獨的感知機制，例如，可以通過一些組合來實現(xiàn)，如熱電效應(yīng)和壓阻效應(yīng)，或者集成具有熱阻特性的壓敏場效應(yīng)晶體管。然而，這兩種方法中，壓敏傳感器的靈敏度與空間分辨率無法兼顧，且溫度傳感器對壓力信號耦合的問題不可避免，這兩大問題是目前雙參數(shù)傳感器陣列設(shè)計中面臨的主要挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種雙參數(shù)傳感器陣列，包括：

2、襯底；

3、位于所述襯底上的分壓電阻陣列，所述分壓電阻陣列包括若干呈陣列排布的分壓電阻；

4、位于所述分壓電阻陣列上的肖特基二極管陣列，所述肖特基二極管陣列包括若干分別位于若干所述分壓電阻上的肖特基二極管，所述肖特基二極管包括陰電極、陽電極以及位于所述陰電極與所述陽電極之間的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述陰電極與對應(yīng)的所述分壓電阻的第一端電連接，所述陽電極的第一端通過所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與所述陰電極電連接，所述陽電極的第二端與對應(yīng)的所述分壓電阻的第二端電連接；

5、壓敏薄膜，在壓力測試時，所述壓敏薄膜覆蓋在所述肖特基二極管陣列上。

6、可選的，所述肖特基二極管還包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)連接于所述陰電極和所述陽電極之間。

7、可選的，所述陰電極與所述分壓電阻之間設(shè)有電阻絕緣層，所述電阻絕緣層上設(shè)有第一過孔，所述第一過孔內(nèi)設(shè)有第一導(dǎo)電部件，所述陰電極通過所述第一導(dǎo)電部件與所述分壓電阻的第一端電連接。

8、可選的，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)位于所述陰電極上，所述陽電極位于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上方，所述陽電極與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間設(shè)有刻蝕阻擋層，所述刻蝕阻擋層上設(shè)有第二過孔和第三過孔，所述第二過孔與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相通，所述第二過孔內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電部件，所述陽電極的第一端通過所述第二導(dǎo)電部件與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)電連接；所述第三過孔與所述分壓電阻的第二端相通，所述第三過孔內(nèi)設(shè)有第三導(dǎo)電部件，所述陽電極的第二端通過所述第三導(dǎo)電部件與所述分壓電阻的第二端電連接。

9、可選的，所述電阻絕緣層位于所述襯底上，并覆蓋住所述分壓電阻。

10、可選的，所述刻蝕阻擋層位于所述電阻絕緣層上，并覆蓋住所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和所述陰電極。

11、可選的，所述陽電極上還設(shè)有保護層，所述保護層位于所述刻蝕阻擋層上，所述保護層覆蓋住所述陽電極，所述保護層上還設(shè)有裸露所述陽電極的第四過孔。

12、可選的，所述陽電極的金屬材料使用高功函數(shù)金屬材料以便形成肖特基勢壘。

13、可選的，所述陰電極的金屬材料使用低功函數(shù)的金屬或者復(fù)合材料以便形成歐姆接觸。

14、可選的，所述壓敏薄膜中的導(dǎo)電材料包括兩種相反溫度系數(shù)的材料。

15、本發(fā)明另一實施例還提供一種雙參數(shù)傳感器陣列的制備方法，包括：

16、提供襯底；

17、在所述襯底上形成分壓電阻陣列，所述分壓電阻陣列包括若干呈陣列排布的分壓電阻；

18、在所述分壓電阻陣列上形成肖特基二極管陣列，所述肖特基二極管陣列包括若干分別位于若干所述分壓電阻上的肖特基二極管，所述肖特基二極管包括陰電極、陽電極以及位于所述陰電極與所述陽電極之間的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述陰電極與對應(yīng)的所述分壓電阻的第一端電連接，所述陽電極的第一端通過所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與所述陰電極電連接，所述陽電極的第二端與對應(yīng)的所述分壓電阻的第二端電連接；

19、形成壓敏薄膜，在壓力測試時，所述壓敏薄膜覆蓋在所述肖特基二極管陣列上。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：

21、在本發(fā)明中，由于肖特基二極管是對溫度敏感的(因為溫度會改變肖特基二極管中半導(dǎo)體載流子運動的劇烈程度)，但是對壓力不敏感，即對壓力響應(yīng)較低，因此，避免了對壓力信號的影響，消除了對壓力信號的耦合問題；同時，本發(fā)明又采用對溫度不敏感的壓敏薄膜作為壓敏傳感器陣列，避免了對溫度信號的影響，消除了對溫度信號的耦合問題，進而解決了壓力和溫度的信號解耦問題。

22、由于肖特基二極管呈陣列分布于整個襯底上，提高了肖特基二極管(即溫敏傳感器)的密度和像素點，因此，在提高了溫敏傳感器的靈敏度的同時，還兼顧了其空間分辨率。在壓力測試時，壓敏薄膜完全覆蓋在肖特基二極管陣列上，提高了壓敏傳感器的分布密度和像素點，因此，在提高了壓敏傳感器的靈敏度的同時，還兼顧了空間分辨率。

技術(shù)特征：

1.一種雙參數(shù)傳感器陣列，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙參數(shù)傳感器陣列，其特征在于，所述陰電極與所述分壓電阻之間設(shè)有電阻絕緣層，所述電阻絕緣層上設(shè)有第一過孔，所述第一過孔內(nèi)設(shè)有第一導(dǎo)電部件，所述陰電極通過所述第一導(dǎo)電部件與所述分壓電阻的第一端電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙參數(shù)傳感器陣列，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)位于所述陰電極上，所述陽電極位于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上方，所述陽電極與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間設(shè)有刻蝕阻擋層，所述刻蝕阻擋層上設(shè)有第二過孔和第三過孔，所述第二過孔與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相通，所述第二過孔內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電部件，所述陽電極的第一端通過所述第二導(dǎo)電部件與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)電連接；所述第三過孔與所述分壓電阻的第二端相通，所述第三過孔內(nèi)設(shè)有第三導(dǎo)電部件，所述陽電極的第二端通過所述第三導(dǎo)電部件與所述分壓電阻的第二端電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙參數(shù)傳感器陣列，其特征在于，所述電阻絕緣層位于所述襯底上，并覆蓋住所述分壓電阻。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙參數(shù)傳感器陣列，其特征在于，所述刻蝕阻擋層位于所述電阻絕緣層上，并覆蓋住所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和所述陰電極。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙參數(shù)傳感器陣列，其特征在于，所述陽電極上還設(shè)有保護層，所述保護層位于所述刻蝕阻擋層上，所述保護層覆蓋住所述陽電極，所述保護層上還設(shè)有裸露所述陽電極的第四過孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙參數(shù)傳感器陣列，其特征在于，所述陽電極的金屬材料使用高功函數(shù)金屬材料以便形成肖特基勢壘。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙參數(shù)傳感器陣列，其特征在于，所述陰電極的金屬材料使用低功函數(shù)金屬或者復(fù)合材料以便形成歐姆接觸。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙參數(shù)傳感器陣列，其特征在于，所述壓敏薄膜中的導(dǎo)電材料包括兩種相反溫度系數(shù)的材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的雙參數(shù)傳感器陣列的制備方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種雙參數(shù)傳感器陣列及其制備方法，其中雙參數(shù)傳感器陣列包括襯底、分壓電阻陣列、肖特基二極管陣列和壓敏薄膜，分壓電阻陣列包括若干呈陣列排布的分壓電阻；肖特基二極管陣列包括若干分別位于分壓電阻上的肖特基二極管，肖特基二極管包括陰電極、陽電極以及位于陰電極與陽電極之間的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，陰電極與對應(yīng)的分壓電阻的第一端電連接，陽電極的第一端通過半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與陰電極電連接，陽電極的第二端與對應(yīng)的分壓電阻的第二端電連接；在壓力測試時，壓敏薄膜覆蓋在肖特基二極管陣列上。本發(fā)明解決了在雙參數(shù)傳感器陣列中存在壓敏傳感器的靈敏度與空間分辨率無法兼顧，且溫度傳感器對壓力信號容易耦合的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：趙婷婷,代軍帥,劉海,張建華
受保護的技術(shù)使用者：上海大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6