發(fā)布時間：2018-02-01 19:19

  本文關鍵詞： 非制冷紅外探測器 光刻 對準系統(tǒng) 微橋結構　出處：《電子科技大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：非制冷紅外探測器的發(fā)展是從20世紀80年代開始的,因其具有成本低、無需制冷、可靠性高、可集成、工藝兼容性好等優(yōu)點,在民用和軍用市場得到了廣泛應用。非制冷紅外探測陣列芯片主要包括讀出電路、熱敏材料及微橋結構,利用光-熱-電轉換原理工作。MEMS結構的探測微橋能夠有效降低探測單元的熱傳導,從而保證探測器在室溫環(huán)境下有較高的靈敏度。所以,開展低熱導微橋結構的研究對高性能非制冷焦平面探測器的研制具有重要意義。微橋結構的每個層次圖形均通過光刻工藝實現(xiàn),并且光刻工藝決定了探測器的關鍵尺寸,因此實驗探索一套優(yōu)化的光刻工藝是微橋結構探測器件制備的關鍵。本文的目標是利用MEMS技術,基于氧化釩材料開展的非制冷紅外探測陣列的設計與制備,并且對半導體工藝中的光刻工藝提出優(yōu)化。主要內(nèi)容是:(1)分析非制冷紅外探測器的工作原理、微橋結構特征、熱學以及力學性能,根據(jù)仿真分析設計出參數(shù)不同的微橋結構,運用IntelliSuite軟件對設計的微橋結構進行力學和熱學仿真,分析仿真結果;仿真最佳結果:像元尺寸為25×25μm2,橋腿寬度為0.9μm。(2)實際制備出所設計的微橋結構,并與仿真結果進行對比,觀察其力學穩(wěn)定性;本文所設計的微橋結構參考了改良后的傳統(tǒng)L型橋腿模型,采用了L型雙懸臂梁結構。(3)在制備微橋結構的工藝中進行的優(yōu)化及對其中的光刻工藝做出的改善。通過對金屬薄膜表面形貌的判斷,選用不同對準方式提高套刻精確性;根據(jù)濕法腐蝕的特點,改善光刻工藝涂膠方法,改善橫向腐蝕現(xiàn)象。本文設計的微橋結構制備工藝主要包括光刻、刻蝕、CVD、PECVD等,采用L-edit軟件完成各層的版圖設計,然后在超凈間環(huán)境下進行紅外探測陣列的制備。設計了十種像元尺寸不同或橋腿寬度不同的單元微橋結構,建立其有限元分析模型進行熱學和力學仿真,制備出熱學性能、力學性能穩(wěn)定平衡的微橋結構和探測陣列。
[Abstract]:The development of uncooled infrared detectors began in 1980s, because of its advantages of low cost, no need of refrigeration, high reliability, integration, good process compatibility and so on. Uncooled infrared detection array chips mainly include readout circuits, thermosensitive materials and microbridge structures. Using the principle of photothermal-electric conversion, the micro-bridge of MEMS structure can effectively reduce the thermal conduction of the detection unit, thus ensuring the detector has a high sensitivity at room temperature. The research of low thermal conductivity microbridge structure is of great significance to the development of high performance uncooled focal plane detector. And photolithography technology determines the key size of the detector, so exploring a set of optimized lithography process is the key to the fabrication of micro-bridge structure detector. The goal of this paper is to use MEMS technology. The design and preparation of uncooled infrared detector array based on vanadium oxide materials and the optimization of lithography technology in semiconductor process are proposed. The main content is to analyze the working principle of uncooled infrared detector. According to the simulation analysis, the micro-bridge structure with different parameters is designed. The mechanical and thermal simulation of the designed micro-bridge structure is carried out by using IntelliSuite software. Analysis of simulation results; The optimal simulation results are as follows: the pixel size is 25 脳 25 渭 m ~ 2 and the bridge leg width is 0.9 渭 m 路m ~ 2) the designed micro-bridge structure is fabricated and compared with the simulation results, and its mechanical stability is observed. The microbridge structure designed in this paper refers to the modified traditional L-shaped bridge leg model. The L-type double cantilever beam structure. 3) was used to optimize the fabrication process of the microbridge structure and to improve the lithography process. The surface morphology of the metal film was judged. Choosing different alignment methods to improve the accuracy of sleeve etching; According to the characteristics of wet etching, the coating method of lithography process is improved, and the transverse corrosion phenomenon is improved. In this paper, the fabrication technology of micro-bridge structure mainly includes lithography, etching, CVDV / PECVD and so on. The layout of each layer is designed with L-edit software, and then the infrared detection array is fabricated in super-clean environment. Ten kinds of cell microbridge structures with different pixel sizes or leg width are designed. The finite element analysis model was established for thermal and mechanical simulation, and the microbridge structure and detection array with stable balance of thermal and mechanical properties were prepared.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN215

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本文編號：1482667