一种改进的双螺旋结构MEMS加热器的设计和制造

• 作者: 刘景全 尤敏敏 战光辉 林祖德 田姣姣 白毅韦
• 来源期刊: 微纳电子技术
• 学科: 工学
• 关键词: 微电子机械系统(MEMS)加热器 微纳制造 气体传感器 薄膜 双螺旋结构 铂(Pt)
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: MEMS与传感器
• 页码范围: 26-33
• 页数: 8页
• 分类号: TH703|TP212
• 字数: 573字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13250/j.cnki.wndz.2019.01.005

摘要

设计制造了一种改进的双螺旋结构MEMS加热器,可用于高温气体传感器作为加热和传感单元.该MEMS加热器以Si为基底,SiO2/Si3N4纳米薄膜作为绝热层,Pt/Ti金属薄膜作为加热单元和传感单元.通过应用并联的线宽由内向外逐渐减小的双螺旋结构,实现温度的均匀性和低功耗.用Comsol进行仿真优化结构,通过MEMS工艺加工制造出器件并进行了测试,用红外显微测温仪测试器件在不同电压下的电热特性.该器件表现出低功耗、响应迅速、高可靠性和高的温度电阻系数(TCR)等特点.器件加热到687.7℃,功耗仅120 mW.器件的升温(23～600℃)响应时间和降温(600～23℃)响应时间分别为1 ms和2.5 ms.该加热器可以在687.7℃的高温下工作至少5h而保持性能不变.