面向MEMS的多孔硅基溫度傳感器研究.pdf

1、多孔硅(PS)特有的微結構使其廣泛應用于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)加工技術；而其獨特的半導體能帶結構又使其在光電器件領域具有很大的發(fā)展?jié)摿?。目前，國內外有關多孔硅基傳感器的報道已經很多，例如：多孔硅基氣敏，濕敏，熱流量傳感器等。但利用多孔硅絕熱性能研究溫度傳感器還比較少，尤其是國內還處于起步階段。本文研究了多孔硅基傳感器設計及制作過程中的關鍵性問題，包括：應用于溫度傳感器的多孔硅的絕熱性能研究。多孔硅的表面及斷面形貌研究。多孔硅與金屬接

2、觸特性。并以研究為基礎，優(yōu)化工藝流程，設計制作多孔硅基溫度傳感器，驗證了多孔硅良好的絕熱性能。 ⑴實驗采用雙槽電化學法制備多孔硅，場發(fā)射掃描電鏡觀測樣品表面及斷面形貌，顯微拉曼光譜法測量多孔硅熱導率，研究多孔硅的制備條件及高溫氧化處理條件對其絕熱性能的影響，利用濺射鍍膜的方法形成多孔硅與金屬的接觸結構并測量結構的串聯電阻。 ⑵研究發(fā)現，多孔硅的孔隙率，厚度，微晶粒尺寸等是影響其絕熱性的主要因素，各個因素影響絕熱性能的機制

3、是不同的。其中，多孔硅層厚度直接與其絕熱性能相關，而孔隙率與晶粒尺寸則是通過熱導率間接影響絕熱性能；高溫氧化會改變多孔硅的熱導率；多孔硅與金屬接觸既非理想的歐姆接觸，也不是普通的肖特基接觸，是多種機制混合作用的結果。其伏安特性曲線表現出類似肖特基勢壘二極管的整流特性，并且具有雙向整流作用。 ⑶利用多孔硅良好的絕熱性能，根據熱電偶塞貝克效應原理，設計多孔硅基熱電偶傳感器的結構，并優(yōu)化工藝流程，完成了傳感器的制作，通過測量熱電勢信號