納米硅薄膜場發射E+E壓力傳感器特性研究
場發射E+E壓力傳感器是在新興的真空微電子技術發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、體積小等優點，在眾多領域有著廣泛 的應用前景。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、體積小等優點。

納米硅薄膜場發射E+E壓力傳感器特性研究

詳細介紹了納米硅薄膜場發射E+E壓力傳感器的工作原理、設計、加工過程和實驗測量結果。概括介紹E+E壓力傳感器及場發射E+E壓力傳感器的研究現狀和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將微電子技術和精密機械加工技術相互融合，是微電子與機械融為一體的系統。簡要分析了MEMS技術的現狀、面臨的技術課題和主要加工技術。論述了場致電子發射理論和納米硅薄膜的特性。場發射是在外部強電場作用下發射電子的現象。半導體材料場致發射的研究是在研究金屬場致發射的基礎上開始的，Fowler和Norderheinzui先得出了場致發射的電流公式。還討論了表面態和溫度對半導體材料場致發射特性的影響。同時對納米硅薄膜的制備及其結構特征進行了分析。提出了場發射E+E壓力傳感器的結構設計。首先分析了影響場發射E+E壓力傳感器靈敏度的因素。然后根據場發射E+E壓力傳感器的工作原理，提出了一種新式 的結構設計：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。這種設計簡化了制作工藝，降低了陰陽極對準鍵合難度。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射電流。詳細介紹了場發射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，場發射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果。測量了場發射E+E壓力傳感器的Ⅰ-Ⅴ特性，實驗結果 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，與設計預計數字很接近。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。用數值計算和＊NSYS軟件對同等條件下的杖尖錐陣列體的形變進行了模擬，對兩種算結果進行了比較，得出了硅尖錐陣列體近似線性的形變特性曲線，井且求出了用表達式求解硅尖徘陣列體形變的修正值。對所有的實驗結果和測量數擁進行了總結，對以后的工作提出了建議。