基于热电堆结构的微型热传导真空传感器

本文描述了一种与CMOS工艺完全兼容的热电堆微型热传导真空传感器。该传感器可在商业化的标准CMOS生产流水线上进行流片,配合后续的无掩模体硅各向异性腐蚀工艺,即可完成全部制造程序。器件敏感部分为124μm×100μm的多层复合薄膜架空结构,其上制作了n型多晶硅加热器、20对由p型多晶硅条和铝条构成的热电堆。利用加热器对复合薄膜加热,在不同的真空状态下,薄膜呈现不同温度,温度值由热电堆转换为温差电动势输出。本文在以下方面进行详细描述:1.器件的结构设计和制造工艺;2.器件的稳态和瞬态有限元分析;3.测试结果与理论分析的对照。结果表明,在加热器1.5V恒压驱动条件下,器件的气压敏感范围为0.1Pa^105Pa(空气),此时热电堆输出电压范围为26mV^50mV,最大响应时间预计为1.4ms。