基于微桥谐振器感温机理的薄膜热电变换器制作工艺研究

发布时间：2022-05-08 12:04

　　热电变换器是国家交流电压（流）量值传递中的基准计量器具,担负着我国交流电压（流）与国际上交流电压（流）基准或标准值的比对工作。高计量精度交流电压、电流基准还是交流功率和电能测量的基础,因此具有重要的研究意义。针对目前热电堆测温输出阻抗较大,加热电阻产生的部分热量经导热性良好的热偶向衬底传导等问题,本课题提出了一种新型的测温方式—利用微桥谐振器谐振频率对轴向热应力的高度敏感特性测量加热电阻的温度。加热电阻温度升高后辐射的热量使得微桥的平均温度上升,轴向压应力增加（或轴向拉应力减小）,谐振频率减小,通过测量微桥谐振频率的变化获得加热电阻的温度信息。论文主要完成了基于电热激励-压阻检测微桥谐振器的薄膜热电变换器和基于静电激励-电容检测微桥谐振器的薄膜热电变换器的制作工艺。重点研究了PECVD电极和匀气盘结构对氮化硅薄膜性能的影响,制备了一种残余应力较小的氮化硅薄膜,用作加热电阻的钝化膜。优化了干法刻蚀工艺参数,提高横向刻蚀和纵向刻蚀的速率比,实现静电激励-电容检测微桥谐振器的正面释放,从而简化了器件结构。研究了金-非晶硅键合工艺,用于加热电阻芯片与桥谐振器芯片的键合工艺。最终研制出两种新型的... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 热电变换器概述
    1.2 热电变换器的国内外研究现状
        1.2.1 单元热电变换器
        1.2.2 立体多元热电变换器
        1.2.3 薄膜热电变换器
    1.3 论文的主要研究内容
2 谐振式薄膜热电变换器的基本结构与检测原理
    2.1 基于电热激励－压阻检测微桥谐振器的薄膜热电变换器工作机理
        2.1.1 器件结构
        2.1.2 微桥微桥谐振器电热激励原理
        2.1.3 微桥谐振器压阻检测原理
        2.1.4 微桥谐振器的谐振频率
        2.1.5 谐振式薄膜热电变换器工作原理
    2.2 基于静电激励－电容检测微桥谐振器的薄膜热电变换器工作机理
        2.2.1 器件结构
        2.2.2 微桥谐振器静电激励原理
        2.2.3 微桥谐振器电容检测原理
    2.3 本章小结
3 基于电热激励－压阻检测微桥谐振器的薄膜热电变换器制作工艺
    3.1 加热电阻芯片制作工艺
        3.1.1 加热电阻制作工艺
        3.1.2 低应力PECVD氮化硅薄膜沉积技术
        3.1.3 绝热薄膜的背面释放工艺
    3.2 电热激励－压阻检测微桥谐振器芯片制作工艺
    3.3 本章小结
4 基于静电激励－电容检测微桥谐振器的薄膜热电变换器制作工艺
    4.1 加热电阻芯片制作工艺
    4.2 静电激励－电容检测微桥谐振器芯片制作工艺
        4.2.1 电极引出方案研究
        4.2.2 微桥谐振器正面释放工艺
    4.3 加热电阻芯片与微桥谐振器芯片键合技术
        4.3.1 MEMS工艺中常用的键合技术
        4.3.2 非晶硅薄膜的制备工艺研究
        4.3.3 键合工艺流程
    4.4 本章小结
5 谐振式薄膜热电变换器性能测试
    5.1 微桥谐振器的谐振特性测试
    5.2 薄膜热电变换器热电转换误差测量
    5.3 本章小结
6 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于负温度系数的多晶硅电阻电热激励/压阻检测微桥谐振器的新型红外探测器（英文）[J]. 韩建强,李森林,李琰,王小飞,冯日盛.  红外与毫米波学报. 2015(02)
[2]3D-TSV封装技术[J]. 燕英强,吉勇,明雪飞.  电子与封装. 2014(07)
[3]单晶硅表面微结构调节技术的改进[J]. 单以洪,冯仕猛,王坤霞,田嘉彤,徐华天,周玲,杨树泉,鞠雪梅.  硅酸盐学报. 2012(06)
[4]用PECVD制备高抗腐蚀性能SiNx薄膜的工艺研究[J]. 刘瑞文,焦斌斌,欧毅,陈大鹏.  功能材料. 2010(11)
[5]PECVD法氮化硅薄膜生长工艺的研究[J]. 陶涛,苏辉,谢自力,张荣,刘斌,修向前,李毅,韩平,施毅,郑有炓.  微纳电子技术. 2010(05)
[6]MEMS热膜式微型流量传感器的研制[J]. 徐永青,吕树海,徐爱东,徐淑静.  微纳电子技术. 2010(04)
[7]交直流变换器的发展动态[J]. 钟青,张江涛,贺青.  现代测量与实验室管理. 2006(06)
[8]等离子增强型化学气相沉积条件对氮化硅薄膜性能的影响[J]. 李新贝,张方辉,牟强.  材料保护. 2006(07)
[9]氮化硅薄膜力学性能的研究及其在射频MEMS开关中的应用[J]. 于映,吴清鑫,罗仲梓.  传感技术学报. 2006(05)
[10]电极结构对硅薄膜生长过程及材料特性的影响[J]. 侯国付,郭群超,任慧志,张晓丹,薛俊明,赵颖,耿新华.  半导体学报. 2005(07)

博士论文
[1]宽频带交流电流精密测量关键技术研究[D]. 张江涛.吉林大学 2014

硕士论文
[1]薄膜热电变换器热电转换误差测试系统研制[D]. 张鹏.中国计量大学 2016
[2]微型气体流量传感器关键工艺研究[D]. 厉森.中国计量大学 2016
[3]PECVD氮化硅薄膜制备工艺及性能测试研究[D]. 熊成.电子科技大学 2015
[4]多晶硅电阻电热激励/压阻检测微谐振式加速度计研究[D]. 李森林.中国计量学院 2014
[5]富硅氮化硅薄膜体系电致发光器件研究[D]. 蔡文浩.浙江大学 2010
[6]硅快速深刻蚀技术的研究[D]. 马睿.西安工业大学 2009
[7]新型硅基红外探测器的研制[D]. 董欣.北京工业大学 2000



本文编号：3651631