一种新型MEMS微波功率传感器的设计与模拟
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3 传感器的制备工艺
3．1 基本单元设计
微波功率传感器中的终端负载电阻可用多种材料制备，如多晶硅电阻、镍化铬电阻、氮化钽电阻等，但是由于电阻的发热是传感器热传导的核心环节，所以就要求电阻所采用材料的温度系数要尽量小，而且为了整个传感器的稳定性，吸收电阻必须具有长期工作的能力。根据工艺条件，并考虑到电阻的精确度、稳定性以及材料的温度系数，采用了氮化钽薄膜电阻作为终端负载。热电堆的基本设计要求是要取得小的时间常数、高的响应率及小的内阻，热电堆的这些参数由组成热电堆的材料及其结构决定。当热电堆的材料和热电堆的结构确定之后，热电堆的性能主要由热电偶的尺寸和对数决定。减小热电偶的长度可以减小热电堆内阻和时间常数；增加热电偶的长度可以增大冷热端的温差；增加热电偶对数可以减小时间常数，增大响应率，增大探测率，但同时增加了内阻。在设计中应该充分考虑这些热电堆的性能参数，并进行折中以获得最佳结构，考虑到工艺线的实际情况，这里我们采用掺杂的GaAs以及Au作为热电偶的两臂来形成热电堆，这样不仅可以拥有较高的Seebeck系数而且内阻也比较小，并尽量加长臂长以获得较高的温差，同时使结构中
热电偶对数超过2O，以提高热电堆的性能，相应地也有利于提高传感器的灵敏度。
3．2 制备工艺
这里采用GaAs单片微波集成电路(MMIC)Z艺来实现三明治型MEMS微波功率传感器的结构，同时使用MEMS加工工艺将热电堆热端下的衬底通过背面刻蚀的技术去除，以减少热损耗，三明治微波功率传感器的工艺流程示意图如图6((a)～(g))所示。
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