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《CMOS兼容的微机械PN多晶硅热电堆红外探测器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、2012文錄号1脯#耕铀歸#删曲2012-07-19#####胡#2-07-19########CMOS兼容的微机械P/N多晶硅热电堆红外探测器刘义冬李铁
2、，王翊
3、汪跃林
4、(1•中国科学院上海微系统与信息技术硏究所传感技术联合国家重点实验室,上海200050;2中国科学院硏究生院，北京100049)摘要:提出一种采用正面开口进行湿法腐蚀释放热电堆的结构，通过利用高精度光刻、LPCVD(bw-pressurechemicalvapordeposition)薄膜生长、BE(bnbeametching)干法刻蚀、1MAH((CH)NOH)腐蚀等微棚戒加工技术,设计并制作了CMOS兼容的微机械
5、多晶硅热电堆红外探测器。实验得到的器件成品率达到90%以上，响应率为125V/W探测率1xIO’cmH^/W,为进一步大规模红外面阵研究奠定了基础。矢键词：红外:热电堆;微电子机械系统中图分类号:TP7322文献标识码:ACMOScompatbleMEVISP/NpolycrystalinesiliconthermopileIRdetectorLUYillong1,LTTie',WANGYi',WANGYue2Iin'(1.StateKeyLaboratoriesofTransducerTechnology,ShangliaiInstituteofMiciosystemandInfo
6、nnationTechnobgy,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200050,China;2GraduateSchoolofChineseAcadanyofSciences,Beijing100049,China)Abstract:Astructurewithspecificfiontcutwindwsforfront-etchedreleasingwasdesignedBasedontechnobgysuchashighprecisionmask,LPCVD(bw・pressurechanicalvapordeposition),BE(ionbea
7、metching)diyetching,1MAHwetetching,a(ZMOScompatibleMEMSpolyciystallinesilicondier2mopilcRdctccforisdesignedandfobricatcdThecxpcrincntaltlicmiopilcchipyieldapmductrateof90%,andithasameasuredresponsivityof125VAVandadetectivityof1NO”cmHz12AV.Itpavesawayforresearchesoflai^escaleRarrayKeywords:frifra
8、red,Theimopile,MEMS2012鸽鬻瑙鳩魁2QJ蛊Q&19協曲按爾盅7皿攜曲####o引言目前的微机械红外热电堆采用的热偶材料有金属热偶川、多晶硅-金属热偶㈢、硅多晶硅-铝热偶心等。其中金属材料由于塞贝克系数⑸大，响应率大。例如，v；lkleinF发表的金属微机械热电堆红外探测器采用Bi-Sb材料111，其响应率可以达到180VAV，但田十塞贝兒糸数穴旳金属叼科王氏工艺与CMOS工艺不兼容，其大批量生产成本难以降低。1986年WiseKD等发表了多晶硅-金热偶材料的微机械热电堆红外探测器，响应率达到12V/W⑵。其采用封闭膜作为热隔离结构，使用深硼离子扩散的单晶硅做为热电
9、堆冷结区和腐蚀停止区，利用背腐蚀方法"®释放绝热结构，由于其制作工艺复杂，离子深扩散达数十微米，需要较长的腐蚀时间，成本高且不利于片上集成电路的保护和成品率的提高。实际上，在与CMOS兼容的材料中，大多数金属材料的塞贝克系数很小，一般为10P/K.而Si的塞贝克系数要大得多达到1~1()宀V/K,因此采用P型掺杂多晶硅・n型掺杂多晶硅作为热偶材料的红外热电堆可以具有更高的响应率。R.Lenggenhagei-T1992年发表了利用CMOSE工艺制作的微机械热电堆红外探测器⑶，其响应率可以达到12-28VAV，探测率为1.7xl07cmHz，/2W'o其热电堆采用悬臂梁结构，使用正面腐蚀
10、释放绝热结构，但是由于悬臂梁比红外敏感区小很多,腐蚀时悬臂梁先行释放红外热敏区成为腐蚀的瓶颈•占空比不高，腐蚀时间仍然较长，不利于器件成品率的提局O本工作充分考虑了与CMOS工艺的兼容性，通过设计一种正面开口的热电堆结构，采用p/n型多晶硅作为热偶材料制作微机械热电堆红外探测器1器件设计微机械热电堆红外探测器的设计主要包括热学设计和机械设计。其中热学设计直接与器件的性能相关是设计的关键。一般来说，绝热性能较好的隸电堆探测器，其热结区和冷结区的温
