MEMS技术在非制冷红外探测器中的应用“kaiyun”

本文摘要：1章节 微电子机械系统（MEMS）技术作为一项新兴的识加工技术，已开始在各领域应用于。它可将信息提供、处置和继续执行等功能构建，具备微小、智能、可继续执行、可构建、工艺兼容性好、成本低等优点，在红外观测技术领域也有十分普遍的应用于前景，将为该领域的研究获取一条改版的途径。 将MEMS技术用作非加热器红外探测器的研制需要使器件向高可靠性、微型化、智能化、高密度阵列构建和低成本、可批量生产等方向发展，并有可能利用该技术生产出有具备全新机理的非加热器红外探测器。

1章节　　微电子机械系统（MEMS）技术作为一项新兴的识加工技术，已开始在各领域应用于。它可将信息提供、处置和继续执行等功能构建，具备微小、智能、可继续执行、可构建、工艺兼容性好、成本低等优点，在红外观测技术领域也有十分普遍的应用于前景，将为该领域的研究获取一条改版的途径。

将MEMS技术用作非加热器红外探测器的研制需要使器件向高可靠性、微型化、智能化、高密度阵列构建和低成本、可批量生产等方向发展，并有可能利用该技术生产出有具备全新机理的非加热器红外探测器。　　红外探测器是红外仪器中最基本的关键部件，是红外装置的心脏。红外技术的发展水平，是以红外探测器的发展为主要标志的。60年代以前，红外探测器主要为单元探测器，构建红外光学必须二维光机扫瞄；70年代经常出现线列多元红外探测器，构建红外光学只要一维光机扫瞄；转入80年代以后，研发了焦平面器件，可以不必光机扫瞄，必要看著光学。

但由于仍然以来，量子型红外系统必需低温加热器才能取得所期望的系统应用于性能，而这种拒绝带给了系统可靠性和成本便宜等问题，使其应用于受到相当大的容许。近年来，随着各种新技术的研发，尤其是MEMS技术的应用于，使得可在室温下工作的非加热器红外探测器的整机性能及可靠性有了大幅度提高，而且由于该系统小型便于装载，使用方便灵活性，成本低，更进一步增进了非加热器红外探测器的应用于与发展。本文综述了MEMS技术的工艺及主要特点，详尽讲解了其有代表性的非加热器红外探测器的明确应用于及工艺结构的制作。对它们的性能及成本等方面做到了详尽的较为，并对当前应用于MEMS技术在非加热器红外探测器中所获得的近期成果做到了简略的讲解。

　　2HEHS技术概述　　MEMS技术是在微电子生产工艺基础上吸取融合其它加工工艺技术渐渐发展一起的。它是构建微型传感器、微型执行器、微能源及电子线路集沦为一体的新兴类似微加工技术r3），由较小的0．5～500gm的可动子元件包含的器件系统。60年代初研发出有了MEMS的最重要技术一一晶体各向异性生锈和阳极键合技术；80年代末研发出有LIGA技术，并获得可行性成果，研制出了齿轮、曲柄、弹簧和微型电极以及更加简单的MEMS；90年代，MEMS技术早已转入实际应用于，如汽车防撞气囊用的加速度传感器，成本仅有为5美元左右。

　　一般来说，MEMS技术可分成体微机械加工（生锈、镀膜、掺入、键合）、表面微加工、高深宽比微加工及AMD仪器加工等，同时还利用了一些成熟期的半导体工艺，如光刻、水解、蔓延、离子注入、喷发物、外延生长和淀积等技术。目前加工材料以硅基居多，同时对金属、玻璃、陶瓷、塑料和Ⅲ，V族化合物等材料的研究也渐渐激增。　　微电子技术是MEMS技术的最重要基础，其加工手段是MEMS技术最重要加工手段之一。MEMS也有它自己的特点，如工艺多样化，能制作梁、隔膜、凹槽、孔、密封洞、锥、针尖、弹簧及所包含的简单机械结构，同时它能与微电子工艺相容，器件构建批量生产，成本减少。

MEMS技术完全可应用于到各个领域，特别是在是拒绝小尺寸、高精度、高可靠性及低功耗的高科技领域。　　3MEMS技术在非加热器红外探测器中的应用于　　近年来，MEMS技术获得了很快发展，将其应用于非加热器红外探测器有了较为顺利的例子，为现有单元器件小型化和高密度阵列构建修筑了一条新的途径。　　3．1微机械红外热电堆探测器　　红外热电堆探测器的工作原理为塞贝克效应（Seebeckeffect）。

先前的红外热电堆探测器是利用掩膜真空镀膜的方法，将热电偶材料沉积到塑料或陶瓷衬底上取得的，但器件的尺寸较小，且容易批量生产。随着MEMS技术的应用于，经常出现了微机械红外热电堆探测器。K．D．Wise等人，年所利用MEMS技术于20世纪80年代初生产取得了硅基红外热电堆探测器。　　微机械红外热电堆芯片的基本结构如图1右图风吹。

器件制作一般使用体硅，从硅片背面利用硅的各向异性生锈而获得呈圆形金字塔型的生锈孔，侧壁为快生锈面（111）。现在主要通过薄膜结构来构建冷结区与冻结区的防水结构。

应用于的薄膜结构有两类，即堵塞膜结构（图1（a））和悬梁结构（图1（b）），其中堵塞膜是指热堆的承托膜为整层的填充介质膜，一般为氮化硅膜或氮化硅与氧化硅复合膜。悬梁则是指周围为气氛介质所围困，一端固支、一端悬空的膜结构。从防水效果来说，悬梁比堵塞膜极具优势，因为在堵塞膜结构中热可以沿着介质承托膜传播，而并不几乎沿着热偶对传播，使热力学系统较小，热电切换效率较低，灵敏度小。

但从工艺生产过程以及成品率角度来说，堵塞膜极具优势，因为这种膜结构的优点在于结构平稳，由于膜与基体恣意连接，因此不受形变影响小，生产过程中膜本身容易裂痕，成品率低，不易生产而悬梁与基体间只通过固支一端连接，另一端悬空，因此不受形变的影响明显，生产过程中膜更容易再次发生翘曲或裂痕，故成品率较低，容易生产。

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