小尺寸微桥结构探测单元设计与性能测试研究

发布时间：2024-12-19 03:00

　　随着半导体制造工艺的不断进步和应用需求的不断提升,非制冷红外焦平面探测器技术已经朝智能化、高性能、低成本方向发展。其成本低、功耗小、质量轻、体积小等优点,使得该项技术在军民领域均取得了广泛的应用。相比其工艺水平,非制冷红外焦平面探测器计算机辅助技术发展相对滞后。尤其在探测单元微测辐射热计的设计仿真和其单元测试结合不够紧密,因此无法及时根据相关器件测试结果及时修正相应的仿真方法,从而提高设计仿真精度和可靠性。在本论文的微测辐射热计设计过程中,采用MEMS有限元软件IntelliSuite开展了版图设计,虚拟工艺仿真,三维建模和有限元网格划分,并进行热学与力学性能仿真分析。同时结合相关器件得测试结果,修正优化设计方法,切实提高器件设计仿真的可靠性和精度。首先对37μm×37μm,25μm×25μm和17μm×17μm三个尺寸的微测辐射热计进行了设计仿真,主要包括电学、力学及热电耦合仿真。并运用DOE(实验设计)方法对力学仿真进行优化,使用Matlab对光学结构模型进行吸收率的仿真,并对噪声等效温差进行分析计算。同时搭建可在真空环境测试的单元测试平台。运用响应电压与频率的对应关系,利用斩波对黑...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1微测辐射热计模型

电子科技大学硕士学位论文4外探测器的一种。图1-1微测辐射热计模型目前，微测辐射热计采用的热敏材料主要有非晶硅和氧化钒，氧化钒由于其材料稳定性高、TCR大值和制备工艺与集成电路能够兼容等优点，因而得到广泛应用。如今，微测辐射热计型探测器主要采用微桥结构，在已经制备好后端集成电路的....

图1-2工作原理

电子科技大学硕士学位论文4外探测器的一种。图1-1微测辐射热计模型目前，微测辐射热计采用的热敏材料主要有非晶硅和氧化钒，氧化钒由于其材料稳定性高、TCR大值和制备工艺与集成电路能够兼容等优点，因而得到广泛应用。如今，微测辐射热计型探测器主要采用微桥结构，在已经制备好后端集成电路的....

图2-1微测辐射热计版图

电子科技大学硕士学位论文10其中为有效热导，G为固有热导，为TCR的值，I为所加载的偏置电流，R为该偏置下的器件电阻。对器件设计的过程中，热响应时间是判断其探测性能的一个重要因素，通过公式（2-4）可知较大的热导带来较快的热响应，但较大的热导会降低单元结构的热灵敏度，因此在设计过....

图2-2微测辐射热计工艺流程

第二章微测辐射热计研究11膜结构，利用BluePrint模块设计掩膜板，导入实际加工流程生成三维结构，有限元划分后可对结构进行应力、电学、热电耦合的有限元分析软件。本论文采用了IntelliSuite软件对微测辐射热计的热学、力学、电学性能进行了有限元分析。采用Intellisu....

本文编号：4017547