与CMOS工艺兼容的皮拉尼传感器研究

皮拉尼传感器广泛用于105 Pa～10-1 Pa的粗真空测量.本文在基于MEMS工艺的皮拉尼传感器的基础上研制了一款与标准CMOS 工艺兼容的皮拉尼传感器.它采用钨微热板作为敏感元件,工作在恒电流模式下.该传感器利用0.5μm标准CMOS工艺加工,对10-1Pa～ 105 Pa的气压有响应,尤其对1Pa～100Pa气压具有线性响应.     

基于CMOS工艺钨微测辐射热计阵列集成芯片的设计与制作

采用0.5μm标准CMOS工艺和微机械加工工艺,设计并制作了低成本4×4钨微测辐射热计阵列集成芯片。阵列中每个钨微测辐射热计均由微悬桥结构和钨热敏电阻组成,CMOS读出电路集成在阵列下方。微悬桥结构由表面牺牲层技术实现,不需要任何的光刻工艺。钨微测辐射热计像元尺寸为100μm×100μm,填充因子为20%。测试结果表明,在真空环境下,钨微测辐射热计等效热导为1.31×10-4W/K,等效热容为1.74×10-7J/K,热时间常数为1.33 ms。当红外光源的斩波频率为10 Hz时,钨微测辐射热计的电压响应率为1.91×103V/W,探测率为1.88×107cm·Hz1/2/W。     

微热板中微纳空气间隙传热特性研究

在微热板(MHP)的应用过程中,其本身的热特性是影响器件性能的重要因素之一,同时加热电极和衬底之间的气体间隙传热是影响MHP热特性的一个关键因素.采用标准CMOS工艺和简单的post-CMOS工艺,设计制作了一种具有550 nm空气间隙的MHP,在热稳态下利用MHP的自加热效应测得了空气间隙的传热热导,结果表明:截面积为35 μm ×35 μm、厚550 nm的空气间隙的热导为6.74 ×10-5W/K,MHP的整体热导为7.51 ×10-5W/K,可见在MHP热耗散中,空气间隙传热占主导地位.     

一种新型CMOS电容式绝对压力传感器的设计

提出了一种新型的采用标准CMOS工艺结合MEMS后处理工艺加工的电容式绝对压力传感器.传感器结构部分是由导体/介质层/导体组成的可变电容器.电容的上下极板分别为CMOS工艺中的多晶硅栅和n阱硅,中间介质层为栅氧化层.在CMOS工艺加工完之后,利用选择性的体硅腐蚀、pn结自停止腐蚀以及阳极键合等MEMS后处理工艺来得到传感器结构.与传统的电容式压力传感器相比,这种结构具有更大的初始固有电容,这样可以抑制寄生电容的影响,从而简化检测电路的设计.文中,应用多层膜理论模型分析了传感器的结构,并利用ANSYS有限元分析对模型进行了验证,并利用电容变化模型分析了传感器的灵敏度.对于边长为800 μm的敏感方膜,初始电容值为1 104pF,传感器灵敏度为46 fF/hPa.同时,本文给出了传感器的电容检测电路的设计.     

基于悬浮吸收层的热电堆红外探测器结构设计

在这项工作中,设计一种新颖的热电堆红外探测器结构。该检测器利用悬浮吸收层-热电堆双层结构来实现高性能,同时具有相对小的尺寸。该双层结构的实现是通过引入两个分离的牺牲层,分别包括热电堆下方的多晶硅膜和其上方的聚酰亚胺沉积实现。尺寸优化后的仿真结果表明,该红外探测器的探测率、响应率和响应时间分别可以达到2.85e8 cmHz （ 1/2） / W, 1800 V / W和6毫秒。此外,本文提出热电堆红外探测器的制造方法是高度兼容于标准的CMOS工艺,这就使其高产量和低成本的生产成为可能。     

一种基于悬浮吸收层的双层结构的热电堆红外探测器(英文)

提出一种新颖红外传感器,这种传感器采用悬浮吸收层的双层结构的优势,来实现相对小尺寸下的高探测性能。双层结构采用2种牺牲层材料,分别为聚酰亚胺牺牲层和预埋在热偶条和沉底之间的多晶硅材料。仿真结果证明了该种结构的探测率、响应率和响应时间分别达到2.85×108cm Hz(1/2)/W、1 800 V/W和6 ms。本文给出了该种热电堆红外探测器高度兼容于CMOS工艺的制备流程,使器件的高效量产和低成本生产成为可能。     

一种电压输出型CMOS集成电容湿度传感器

设计一种湿度传感器。该传感器选用聚酰亚胺作为湿度传感器的感湿介质,采用叉指电容式结构以增加感湿灵敏度,以电荷转移电路为微电容测量电路,用0.35μm多晶硅栅进行设计,形成单片集成湿度传感器。整个组成电路均与CMOS工艺兼容。仿真结果表明:在测量激励方波激励下,片上湿度传感器在27℃下模拟显示出较好的直流电压输出特性。     

基于钴硅化物电迁移现象的电熔丝器件的优化设计与研究

设计了一种完全兼容现有0.18μm标准CMOS工艺的,利用电迁移现象的,价格低廉的电熔丝器件结构.结果表明,在该结构下,通过优化参数,所获得的eFUSE器件结构,熔断后电阻高达107欧姆数量级,熔断率高达99%,解决了传统结构下中熔丝熔断后电阻太小,局部过热可能产生爆裂的问题.     

带CDS的CMOS APS图像传感器的研究

为了减小CMOS图像传感器的低频噪声(如KTC噪声和1/f噪声)和固定图形噪声,采用了相关双采样技术.用标准的1.5 μm P阱双层多晶硅双层金属的CMOS数字电路工艺,研制出512像素带相关双采样的CMOS有源像素图像传感器线阵.实验结果为灵敏度11 V/Lx.s均方根噪声为0.2 mV;动态范围为80 dB,直流功耗为10 mW.     

高温压力传感器的热模拟

探讨了一种多晶硅高温压力传感器的设计方法,论述了其较一般高温压力传感器的优点及其制造工艺流程。重点利用ANSYS软件对模型进行了热模拟,比较了AIN,SiO2与Al2O3分别作为绝缘散热层时模型中的温度分布,并且比较了散热层不同厚度时力敏电阻中心点的温度。