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納米硅薄膜場發(fā)射E+E壓力傳感器特性研究
場發(fā)射E+E壓力傳感器是在新興的真空微電子技術(shù)發(fā)展中誕生的一種新型傳感 器，具有靈敏度高、耐高低溫、抗輻射、體積小等優(yōu)點，在眾多領(lǐng)域有著廣泛 的應(yīng)用前景。真空微電子式E+E壓力傳感器是一種新型的E+E壓力傳感器，具有靈敏度高、耐高低溫、抗輻射、體積小等優(yōu)點。

納米硅薄膜場發(fā)射E+E壓力傳感器特性研究

詳細(xì)介紹了納米硅薄膜場發(fā)射E+E壓力傳感器的工作原理、設(shè)計、加工過程和實驗測量結(jié)果。概括介紹E+E壓力傳感器及場發(fā)射E+E壓力傳感器的研究現(xiàn)狀和MEMS的研究綜述。比較了壓阻式、電容式和真空微電子式E+E壓力傳感器的特點。MEMS將微電子技術(shù)和精密機械加工技術(shù)相互融合，是微電子與機械融為一體的系統(tǒng)。簡要分析了MEMS技術(shù)的現(xiàn)狀、面臨的技術(shù)課題和主要加工技術(shù)。論述了場致電子發(fā)射理論和納米硅薄膜的特性。場發(fā)射是在外部強電場作用下發(fā)射電子的現(xiàn)象。半導(dǎo)體材料場致發(fā)射的研究是在研究金屬場致發(fā)射的基礎(chǔ)上開始的，F(xiàn)owler和Norderheinzui先得出了場致發(fā)射的電流公式。還討論了表面態(tài)和溫度對半導(dǎo)體材料場致發(fā)射特性的影響。同時對納米硅薄膜的制備及其結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析。提出了場發(fā)射E+E壓力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先分析了影響場發(fā)射E+E壓力傳感器靈敏度的因素。然后根據(jù)場發(fā)射E+E壓力傳感器的工作原理，提出了一種新式 的結(jié)構(gòu)設(shè)計：以陰極尖錐陣列為受力敏感膜，并且在陰極上面淀積一層納米硅薄膜。這種設(shè)計簡化了制作工藝，降低了陰陽極對準(zhǔn)鍵合難度。納米硅薄膜晶粒和晶面尺寸都很小，在硅尖上淀積一層納米硅薄膜有益于提高場致發(fā)射電流。詳細(xì)介紹了場發(fā)射E+E壓力傳感器的制備。首先簡要介紹硅微機械E+E壓力傳感器的主要加工技術(shù)，場發(fā)射E+E壓力傳感器的制作包括氧化、光刻、腐蝕、鍵合等工藝過程。硅尖陣列的腐蝕是整個加工工藝的關(guān)鍵，通過實驗找到了合適的腐蝕液配比濃度和腐蝕時間，腐蝕出硅尖后進(jìn)行了氧化削尖。實驗還包括用LPCVD的方法在陰極上淀積納米硅薄膜。全部工藝共使用五塊版圖。給出了全部的工藝流程圖。給出了實驗和測量結(jié)果。測量了場發(fā)射E+E壓力傳感器的Ⅰ-Ⅴ特性，實驗結(jié)果 符合F-N公式。用掃描電子顯微鏡對腐蝕及氧化削尖后的硅尖進(jìn)行了觀察和分侖析，硅尖高度約為2．17pm，氧化削尖廠硅尖的高度約為1.71 pm，尖錐曲率半徑約40－50urn，與設(shè)計預(yù)計數(shù)字很接近。力敏感膜的形變特性對E+E壓力傳感器的靈敏度有重要彤響。用數(shù)值計算和＊NSYS軟件對同等條件下的杖尖錐陣列體的形變進(jìn)行了模擬，對兩種算結(jié)果進(jìn)行了比較，得出了硅尖錐陣列體近似線性的形變特性曲線，井且求出了用表達(dá)式求解硅尖徘陣列體形變的修正值。對所有的實驗結(jié)果和測量數(shù)擁進(jìn)行了總結(jié)，對以后的工作提出了建議。