双材料微悬臂阵列非制冷热成像探测器件研究

【摘要】人眼不可以观察到在黑暗环境下的目标物体,热成像探测器能够解决这个问题因此近年来热成像探测器在军事和民用应用十分广泛。基于光学读出方法的双材料微悬臂梁FPA阵列热成像便是这方面最重要的技术。本文提出的热探测器件结构是基于双材料微悬臂设计的一种新型的热敏感单元,并且读出方式是光学读出方式,这再很大程度上降低了系统设计成本且大大提高结构成功率。实验对氮化硅薄膜的性能以及制作过程的步骤以及各项参数进行了研究。主要结果如下：1)热探测器结构设计：选择玻璃作为该结构的基底,结构阵列为120×120,器件单元大小为40μm×40μm,其他的设计力求结构简单、反光板面积尽可能的大以使红外辐射吸收能力。2)对作为热吸收层的氮化硅薄膜的研究：影响氮化硅薄膜性能的PECVD所有试验参数数据包括射频功率、反应气体比例、反应压强、工作温度等,调整PECVD射频功率、反应气体比例、时间、工作时候的温度等设备制作参数,薄膜厚度500nnm时相对吸收强度约为3.5张应力为426MPa。影响氮化硅薄膜刻蚀速率的ICP各项参数包括ICP功率、直流自偏压、气体组分、气体总流量等,最优参数下氮化硅刻蚀速率达到336nm/min,Si3N4/EPG533选择比接近2.05。3)对器件制造工艺的研究：使用匀胶机进行匀胶,使用光刻机进行各层图形化,使用PECVD和刻蚀机进行氮化硅制作,使用磁控溅射机进行金膜镀制。最适合的重要工艺制备参数：旋涂速度为3000转；磁控溅射中溅射功率选择200W,氩气流量80mL/min,气压选择2.0帕；PECVD中温度350℃,功率100W,压强70Pa,SiH4流量40mL/min,N2流量60mL/min;ICP的功率250W,偏置功率50W。
【作者】刘亮；
【导师】刘卫国；
【作者基本信息】西安工业大学，微电子与固体电子学，2014，硕士
【关键词】热探测；焦平面阵列；双材料；氮化硅薄膜；

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