طراحي و ساخت ميكروهيتر پلاتيني كم مصرف با عملكرد بالا مبتني بر ساختار غشاي معلق

Design and Fabrication of High Temperature MEMS Platinum Micro-Heater based on Suspended Membrane Structure

با توسعه فناوري ميكروماشيني و ميكروالكترونيك، ميكروهيتر يك مولفه كليدي در ميكروحسگرها به حساب مي آيد. در اين مقاله يك ميكروهيترپلاتيني با ساختار غشاي معلق طراحي و ساخته شده است. شبيه سازي با نرم افزار كاونتور به كار گرفته شده است تا طراحي بهينه انتخاب شود. براي به دست آوردن توزيع دماي يكنواخت در سرتاسر ناحيه فعال ميكروهيتر و افزايش استقامت غشا، لايه نازك سيليكون در زير غشاي دي الكتريك قرار داده شده است. يك فرآيند ساده و مطابق با فرآيند استاندارد مدار مجتمع براي ساخت ميكروهيتر كم مصرف طراحي شده است. ميكروهيتر ساخته شده براي رسيدن به دماي بالا oC400 فقط به توان مصرفي كم 45 ميلي وات نياز دارد. هم چنين داراي پاسخ زماني بسيار سريع در محدوده 5 ميلي ثانيه براي رسيدن به دمايoC400 است.

With the development of microelectronics and micromachining technology,micro-heater is a key component in micro-sensor. In this work, a platinum micro-hotplate based on suspended membrane structure is introduced. FEM simulation using ConvetorWare software was performed to determine the optimal design of Pt micro-heater. For achieving uniform temperature distribution over the active heater area and to increase the robustness of the membrane, a thin Si island was placed underneath the dielectric membrane. Standard IC processes were adopted to form a simple structure to fabricate the high-temperature and low-power micro-machined suspended micro-heater. The formed micro-heater exhibited low power consumption sensor such that a temperature as high as 400 ?C could be reached by applying less than 45mW. In addition short time constants on the order of 5ms for the temperature variation from room temperature up to 400 ?C were achieved in this structure.