| 题名 | 微悬臂梁非致冷红外焦平面的研究 |
| 作者 | 刘海涛 |
| 答辩日期 | 2007-06-04 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 梁平治 |
| 关键词 | 微悬臂梁 非致冷红外焦平面 微电容 读出电路 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 非致冷红外焦平面已有二十余年的研究历史，随着微机械加工技术的长足发展，国外的研究与发展已相当成熟，其规模和性能在不断提高，应用范围日益广泛。而国内在该领域的研究起步较晚，在某些关键工艺和技术上尚未取得突破，目前关于非致冷红外焦平面研究成果的报道也比较少。本文主要研究并设计了基于标准CMOS工艺为加工基础的微悬臂梁非致冷红外焦平面。将氮化硅和Al薄膜淀积在一起形成双材料复合薄膜微悬臂梁，利用氮化硅吸收红外辐射。当氮化硅薄膜吸收红外辐射，微悬臂梁温度升高，由于氮化硅和Al的热膨胀系数相差很大，微悬臂梁将发生弯曲。在硅衬底上淀积一层铝，和微悬臂梁形成一个可变电容。微悬臂梁的弯曲将导致可变电容大小的改变，通过和微悬臂梁单片集成的读出电路来检测可变电容大小，最终可以得出红外辐射情况。在课题期间主要的工作有以下几点：第一：完成对微悬臂梁的设计。主要包括微悬臂梁在吸收红外辐射、热设计和机械性能方面的设计和仿真模拟，在理论上得出探测器的电容响应、热时间常数等参数。第二：在硅工艺线上完成对微悬臂梁探测器的制造。制作过程主要包括氧化、光刻、蒸发、刻蚀、溅射和PECVD等。解决在具有大的深宽比的光刻问题和调整氮化硅和铝应力匹配问题。第三：完成微悬臂梁非致冷红外焦平面的设计和加工。针对微悬臂梁探测器的特点，设计出CMOS读出电路，将探测器的电容变化信号转化为电压变化信号，并进行信号处理。修改微悬臂梁设计，使其可以和CMOS读出电路相兼容。主要设计并加工出25×14和8×1两种微悬臂梁非致冷红外焦平面。第四：完成单元微悬臂梁、读出电路和微悬臂梁焦平面的性能测试。微悬臂梁的探测器率为1.2×108cmHz1/2W-1，响应时间17mS，基本达到设计目标。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-08-14 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4698]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘海涛. 微悬臂梁非致冷红外焦平面的研究[D]. 中国科学院研究生院. 2007. |
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