多孔硅基MEMS非制冷红外探测器微结构与工艺研究
【摘要】:本论文基于MEMS非制冷红外探测器,详述了非制冷红外微测辐射热计的原理、关键参数及研究现状,对器件结构及热敏材料进行了研究。提出了一套基于多孔硅(PS)技术的非制冷红外微测辐射热计工艺流程,进行了器件的工艺流程设计,研究了绝热结构对器件性能的影响,并进行热学和力学分析;对MEMS工艺中关键问题进行分析讨论,通过工艺改进、优化探测器制备工艺及测辐射热计支撑结构的设计,进行工艺流程的调整。
提出多孔硅作为微测辐射热计绝热层的新思路,在微热敏系统中采用多孔硅作为绝热层可以获得快速的温度变化响应和低的热损耗,提高了系统的稳定性和可靠性。本文对多孔硅的制备方法、孔隙率、厚度、硅片类型及微观结构与性能的关系进行详细研究,并进行了相应的计算机模拟;介绍了多孔硅材料纳米力学及热学测试的一些基本方法;利用显微拉曼光谱法研究了多孔硅绝热层材料的微观结构与其绝热性能的关系;利用纳米压痕仪测量其硬度和杨氏模量,得到多孔硅力学性能与微观结构的关系。
利用直流对靶反应磁控溅射法制备氧化钒薄膜(VOx),研究了基底条件对氧化钒薄膜微观结构、纳米力学性能及电阻温度性能的影响;对于VOx/PS/Si结构进行了制备和性能测试,研究了多孔硅基底的表面微结构对VOx薄膜的微观结构及生长过程的影响,同时进行了VOx/PS/Si薄膜结构的纳米力学性能测试,并对其电阻温度性能进行了研究。
对于非制冷红外微测辐射热计结构进行了ANSYS结构设计及Intellisuite工艺模拟。实验通过对非制冷红外微测辐射热计结构设计中将会起主要影响作用的各种因素的理论分析,进而对各种设计思路进行实际建模分析,得到理想中的结构。同时进行了微测辐射热计的工艺流程和版图设计,并进行了工艺验证,并提出相应的工艺优化方案。利用MEMS微制造技术形成微桥结构得以实现微米量级化,进而满足制造非制冷阵列探测系统的需要,为红外成像技术的发展开拓了道路。
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1 |
;产品世界[J];传感器世界;2002年03期 |
2 |
石云波,刘俊,张文栋;MEMS中的封装技术研究[J];微纳电子技术;2003年Z1期 |
3 |
黄子伦;控制MEMS封装成本的圆片规模封装[J];电子与封装;2003年06期 |
4 |
焦正,吴明红;日本基于MEMS传感器的研究进展[J];传感器世界;2004年01期 |
5 |
金铃;MEMS技术研究及应用[J];现代雷达;2004年12期 |
6 |
孟宝文;王全收;;System Four数字传感器工作与测试原理分析[J];物探装备;2007年S1期 |
7 |
王利霞;何秀丽;高晓光;;二氧化钒微测辐射热计的制备及工艺[J];功能材料与器件学报;2010年04期 |
8 |
李志坚;微电子机械系统(MEMS)发展展望[J];电子商务;1997年01期 |
9 |
邵雯雯,惠春,徐爱兰;BST-MEMS移相器开关[J];电子元件与材料;2004年10期 |
10 |
赵继德,李应良,马传龙;共面波导结构MEMS滤波器的设计[J];电子元件与材料;2005年02期 |
11 |
吴群,傅佳辉;MEMS射频与微波应用技术新进展[J];电子器件;2001年04期 |
12 |
俞武嘉,李建华,傅建中,陈子辰;面向MEMS的CAD显示设计研究[J];机电工程;2001年05期 |
13 |
卿健,石艳玲,赖宗声,朱自强;MEMS移相器及其在微型通信系统中的应用[J];微电子学;2002年04期 |
14 |
方舟
,严寒;微电机械系统MEMS[J];光机电信息;2001年01期 |
15 |
鞠挥;迅速进入光开关市场的MEMS[J];光机电信息;2001年06期 |
16 |
John C.Dvorak;趣闻轶事[J];个人电脑;2003年02期 |
17 |
杨拥军,梁春广;MEMS光开关技术进展[J];世界产品与技术;2003年06期 |
18 |
郭方敏,朱守正,魏华征,郑莹,朱荣锦,忻佩胜,朱自强,赖宗声,杨根庆,陆卫;相位连续可调毫米波MEMS移相器的研制[J];华东师范大学学报(自然科学版);2004年01期 |
19 |
于婷,周兆英,宋宇宁;基于微转换器的MEMS传感器研究平台[J];仪器仪表学报;2004年S1期 |
20 |
方绪文,唐洁影,黄庆安;微加工悬臂梁在横向冲击下的响应分析[J];半导体学报;2005年02期 |
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