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(jié)構(gòu)使其廣泛應(yīng)用于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)加工技術(shù)；而其獨特的半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)又使其在光電器件領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳?，國?nèi)外有關(guān)多孔硅基傳感器的報道已經(jīng)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(nèi)還處于起步階段。本文研究了多孔硅基傳感器設(shè)計及制作過程中的關(guān)鍵性問題，包括：應(yīng)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(chǔ)，優(yōu)化工藝流程，設(shè)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(xué)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(dǎo)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(jié)構(gòu)并測量結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電阻。 ⑵研究發(fā)現(xiàn)，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(guān)，而孔隙率與晶粒尺寸則是通過熱導(dǎo)率間接影響絕熱性能；高溫氧化會改變多孔硅的熱導(dǎo)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(jié)果。其伏安特性曲線表現(xiàn)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(jù)熱電偶塞貝克效應(yīng)原理，設(shè)計多孔硅基熱電偶傳感器的結(jié)構(gòu)，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