一種寬波段的非制冷紅外探測器及其制備方法

一種寬波段的非制冷紅外探測器及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種寬波段的非制冷紅外探測器及其制備方法，包含讀出電路的半導體襯底和一具有第一微橋支撐結構的探測器，所述探測器與所述半導體襯底的讀出電路形成電連接，所述第一微橋結構上設有第二微橋結構，所述第二微橋結構上設有第三微橋結構；使用該方法，可以拓寬紅外探測器的檢測波段，從而擴展紅外探測器的應用領域。不僅工藝簡單，成本低，而且不會增加讀出電路的設計難度。
【專利說明】
一種寬波段的非制冷紅外探測器及其制備方法
技術領域
[0001 ] 本發明屬于半導體技術中的微機電系統（MEMS : Micro-electromechanical Systems)工藝制造領域，具體涉及一種寬波段的非制冷紅外探測器及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 非制冷紅外探測技術是無需制冷系統對外界物體的紅外輻射（IR)進行感知并轉 化成電信號經處理后在顯示終端輸出的技術，可廣泛應用于國防、航天、醫學、生產監控等 眾多領域。非制冷紅外焦平面探測器由于其能夠在室溫狀態下工作，并具有質量輕、體積 小、壽命長、成本低、功率小、啟動快及穩定性好等優點，滿足了民用紅外系統和部分軍事紅 外系統對長波紅外探測器的迫切需要，近幾年來發展迅猛，正朝著高靈敏、寬譜段、高分辨 率、低功耗、小型化和智能化的方向發展。非制冷紅外探測器主要包括測輻射熱計、熱釋電 和熱電堆探測器等，其中基于MEMS制造工藝的微測福射熱計(Micro-bolometer)紅外探測 器由于其響應速率高，制作工藝簡單且與集成電路制造工藝兼容，具有較低的串音和較低 的Ι/f噪聲，較高的幀速，工作無需斬波器，便于大規模生產等優點，是非制冷紅外探測器的 主流技術之一。
[0003] 微測福射熱計(Micro-bolometer)是基于具有熱敏特性的材料在溫度發生變化時 電阻值發生相應的變化而制造的一種非致冷紅外探測器。工作時對支撐在絕熱結構上的熱 敏電阻兩端施加固定的偏置電壓或電流源，入射紅外輻射引起的溫度變化使得熱敏電阻阻 值減小，從而使電流、電壓發生改變，并由讀出電路(ROIC:Readout Integrated Circuits) 讀出電信號的變化。作為熱敏電阻的材料必須具有較高的電阻溫度系數(TCR: Temperature Coefficient of Resistance)，較低的1/f噪聲，適當的電阻值和穩定的電性能，以及易于 制備等要求。微測輻射熱計的紅外或者太赫茲輻射探測過程，主要是通過懸空的微橋結構 來完成的，所以微測輻射熱計的結構制造是決定其性能的關鍵因素。
[0004] 傳統的非制冷紅外焦平面陣列探測器的單元通常采用懸臂梁微橋結構，它利用犧 牲層釋放工藝形成橋支撐結構，支撐平臺上的熱敏材料通過微橋與基底讀出電路相連。犧 牲層厚度即光學諧振腔(空腔)高度的確定:空腔除了起到熱絕緣作用之外，還可以增強器 件對紅外輻射或者太赫茲輻射的吸收(吸收系數可高達90% )，以及定位器件對紅外或太赫 茲吸收的波段。
[0005] 目前，非制冷紅外成像波段主要集中在長波紅外波段(8μπι~14μπι)，而成像波段位 于中波紅外波段(3μπι~5μπι)的產品較少。長波段紅外成像技術成熟、靈敏度高，對煙霧的穿 透能力較強，能夠對大部分目標提供優異的成像效果；中波紅外成像背景輻射干擾小，在濕 度較大的環境中可視距離優于長波紅外，在導彈預警方面有重要應用。所以，發展寬波段的 紅外探測器非常有必要。
[0006] 國外在紅外多波段成像方面，美國雷神曾申請專利（美國專利:US7629582B2)。該 專利采用的技術方案是采用光子型探測器和熱敏型探測器混合集成的方式，光子型探測器 作為短波紅外探測器，而熱敏型探測器作為長波紅外探測器。該方案雖然可以實現寬波段 的紅外探測，但是由于使用兩種器件疊加探測，這種方法會導致工藝難度大、成本高、讀出 電路設計復雜。
[0007] 國內在紅外多波段成像方面，中國電子科技集團公司第十三研究所申請專利（一 種MEMS非制冷雙波段紅外探測器及其制備，申請號：200910228000)。該專利采用通過調節 光學諧振腔長度的方式實現雙波段成像。該方法原理簡單，容易設計，但是由于需要增加電 路調節諧振腔變化高度，不僅工藝難度大，也增加了讀出電路設計的難度。

【發明內容】

[0008] 本發明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單，成本低，而且不會增加讀出電 路的設計難度的寬波段的非制冷紅外探測器。
[0009] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
[0010] -種寬波段的非制冷紅外探測器，包含讀出電路的半導體襯底和一具有第一微橋 支撐結構的探測器，所述探測器與所述半導體襯底的讀出電路形成電連接，所述第一微橋 結構上設有第二微橋結構，所述第二微橋結構上設有第三微橋結構。
[0011]作為優選的技術方案，所述第二微橋結構包括第二支撐層，所述第二支撐層上設 有第二吸收層；
[0012] 所述第三微橋結構包括第三支撐層，所述第三支撐層上設有第三吸收層。
[0013] 本發明還提供一種制備所述寬波段的非制冷紅外探測器的方法。
[0014] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
[0015] -種制備寬波段的非制冷紅外探測器的方法，包括步驟：
[0016] 1)在已加工好的讀出電路的半導體襯底上制作金屬反射層，薄膜厚度0.05~0.40 ym;蝕刻反射層之后在反射層圖形上沉積一層絕緣介質;然后進行犧牲層的制備;在犧牲層 上利用PECVD沉積低應力Si 3N4薄膜作為支撐層，支撐層厚度0.10~0.30μπι;
[0017] 2)使用光刻和RIE蝕刻的方法蝕刻掉部分犧牲層以及底部的絕緣介質，露出下面 的金屬電極，形成V i a通孔，然后利用Ρ V D沉積電極，一般使用T i，N i C r，T i Ν薄膜，厚度 200~1500人;利用光刻和蝕刻的方法，蝕刻出電極圖形，再利用PECVD沉積一層低應力Si3N4 介質層，厚皮20(Κ2(ΧΚλ^
[0018] 3)制備電極層和熱敏層，所述熱敏層材料使用VOx薄膜，采用離子束沉積或物理氣 相沉積的方法生長，薄膜厚度500~1000人；
[0019] 4)在蝕刻結束的結構上制備第二層結構的犧牲層，犧牲層厚度為0.5μπι~3μπι，利 用PECVD沉積低應力Si 3N4薄膜作為支撐層，支撐層厚度0.10~0.30μπι;
[0020] 5)利用PECVD或PVD方法沉積一層吸收層薄膜，如Ti、TiN等金屬或非金屬，薄膜厚 度為500~1000人;然后使用光刻蝕刻的方法圖形化吸收層薄膜和Si3N4薄膜，形成第二層結 構；
[0021] 6)完成第二層結構的制備后，制作第三層結構的犧牲層，犧牲層厚度為0.5μπι~3μ m，利用PECVD沉積低應力Si 3N4薄膜作為支撐層，支撐層厚度0.10~0.30μπι，再利用PECVD或 PVD方法沉積一層吸收層薄膜，如Ti、TiN等金屬或非金屬，薄膜厚度為1GGG人:然后光 刻圖形化吸收層薄膜和Si3N4薄膜，形成第三層結構；
[0022] 8)犧牲層的釋放，把完成吸收層和Si3N4薄膜蝕刻的器件放入去膠機或離子刻蝕 機、等離子灰化等設備中，釋放犧牲層，形成最終的微橋結構。
[0023]作為優選的技術方案，所述步驟1)中所述的絕緣介質采用Si3N4薄膜或者Si02薄 膜，薄膜厚度0.02~0.30ym。
[0024] 作為優選的技術方案，所述步驟1)、步驟4)或步驟6)中所述的犧牲層選用非晶碳、 非晶硅、耐溫光刻膠。
[0025] 作為優選的技術方案，所述步驟3)制備電極層和熱敏層方法為:在支撐層Si3N4上 利用PVD制備電極層和電極鈍化層并通過光刻圖形化，再采用離子束沉積或物理氣相沉積 的方法在圖形化的電極層保護層上生長熱敏薄膜層VOx薄膜和熱敏層保護層并通過光刻圖 形化。
[0026] 作為進一步的優選，所述步驟3)制備電極層和熱敏層具體方法為:利用PVD沉積電 極，一般使用Ti，NiCr，TiN薄膜，厚度丨〇〇~20()0人 ;利用光刻和蝕刻的方法，蝕刻出電極圖 形，利用PECVD沉積一層低應力Si3N4介質層，厚度1:0(^3000又，使用光刻蝕刻的方法在電極 (Ti，TiN，NiCr)保護層上蝕刻掉部分保護層Si 3N4,形成電極與熱敏層的接觸孔，使用SF6、 CHF3、0 2或CF4、02等氣體作為蝕刻氣體，電極厚度較薄，需要使用終點監測EPD(End Point Detection)進行蝕刻反應結束監控，以免將電極全部蝕刻干凈;蝕刻完Contact孔后，立即 沉積熱敏薄膜，熱敏層材料使用VOx薄膜，采用離子束沉積（IBD)或物理氣相沉積(PVD)的方 法生長，薄膜厚度5 :〇 〇~1000人，沉積V 〇 X的時候可以先沉積一層V / V 2 0 5 / V薄膜，厚度為 人做為過渡層，V〇x的蝕刻可以使用離子束刻蝕（IBE)或反應離子刻蝕(RIE)的方 法，完成熱敏薄膜蝕刻后，利用PECVD的方法沉積低應力Si3N4薄膜保護層，厚度為 20(K20(X)人，然后光刻形成保護層(P assivati〇n)圖形，蝕刻各層Si3N4薄膜，為犧牲層的釋 放做準備。
[0027]作為對上述技術方案的改進，沉積VOx的時候先沉積一層V/V205/V薄膜，厚度為 1CK200人做為過渡層。
[0028] 作為優選的技術方案，所述VOx薄膜的蝕刻可以使用離子束刻蝕或反應離子刻蝕 的方法。
[0029] 作為又一優選的技術方案，所述步驟3)制備電極層和熱敏層具體方法為:先在支 撐層Si3N4上采用離子束沉積(IBD)或物理氣相沉積(PVD)的方法生長熱敏薄膜層VOx薄膜和 VOx薄膜保護層并通過光刻圖形化，再利用PVD在圖形化的熱敏層保護層上制備電極層和電 極鈍化層并光刻圖形化。
[0030] 本發明的有點：
[0031] 1.在單層的結構上再增加兩層吸收層結構，可以通過調整各層結構之間的間距以 及結構形狀來提升中紅外波的吸收率。將傳統的檢測波段從8~14μπι拓展到3~14μπι，拓展 了探測器的應用領域，仿真結果如圖10所示。
[0032] 2.在第二層微結構上制造第三層微結構。由于第二和第三層結構的材料都是絕緣 體，并且起到的是提升吸收率的作用。所以，第三層結構在制作過程中的難度就降低了，即 使第三層結構發生塌陷或者與第二層結構接觸，也可以起到提升吸收率而不會降低探測器 的整體性能。
[0033] 3.使用該方法，不僅工藝簡單，成本低，而且不會增加讀出電路的設計難度。
[0034] 由于采用了上述技術方案，一種寬波段的非制冷紅外探測器及其制備方法，包含 讀出電路的半導體襯底和一具有第一微橋支撐結構的探測器，所述探測器與所述半導體襯 底的讀出電路形成電連接，所述第一微橋結構上設有第二微橋結構，所述第二微橋結構上 設有第三微橋結構;該結構是在傳統探測器的微橋支撐結構上繼續制作兩層懸空結構，在 傳統微橋結構上先制作一層吸收層結構，然后再在第二層結構上制作第三層懸空結構作為 吸收層，不僅對波長比較長的8-14μπι具有90%以上的吸收率，而且在3-5μπι的吸收率也可以 很大幅度的提升，將傳統的檢測波段從8_14μπι拓展到3-14μπι，擴展了探測器的應用領域;第 二層微橋結構上制造第三層微橋結構，由于第二和第三層結構的材料都是絕緣體，并且起 到的是提升吸收率的作用，所以，第三層結構在制作過程中的難度就降低了，即使第三層結 構發生塌陷或者與第二層結構接觸，也可以起到提升吸收率而不會降低探測器的整體性 能;使用該方法，不僅工藝簡單，成本低，而且不會增加讀出電路的設計難度。
【附圖說明】
[0035] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可 以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0036] 圖1是本發明反射層、犧牲層、支撐層形成示意圖；
[0037] 圖2是本發明電學連接形成示意圖；
[0038] 圖3是本發明電極層、電極鈍化層以及contact孔形成示意圖；
[0039] 圖4是本發明單層結構形成示意圖；
[0040] 圖5是本發明第二層結構犧牲層和支撐層形成示意圖；
[0041 ]圖6是本發明第二層結構形成示意圖；
[0042]圖7是本發明第三層結構形成示意圖；
[0043] 圖8是本發明寬波段紅外探測器結構示意圖；
[0044] 圖9是本發明寬波段紅外探測器結構三維示意圖；
[0045] 圖10是本發明探測器探測仿真結果示意圖。
[0046] 圖中：1-半導體襯底;2-反射層;3-絕緣介質;4-犧牲層;5-支撐層;6-電極層;7-電 極鈍化層;8-熱敏層;9-熱敏層保護層；10-第二層支撐層；11-第二層吸收層；12-第三層支 撐層；13-第三層吸收層。
【具體實施方式】
[0047] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0048] 實施例一：
[0049] 如圖1至圖9所示，一種寬波段的非制冷紅外探測器，包含讀出電路的半導體襯底1 和一具有第一微橋支撐結構的探測器，所述探測器與所述半導體襯底1的讀出電路形成電 連接，所述第一微橋結構上設有第二微橋結構，所述第二微橋結構上設有第三微橋結構。
[0050] 所述第二微橋結構包括第二支撐層10,所述第二支撐層10上設有第二吸收層11;
[00511所述第三微橋結構包括第三支撐層12,所述第三支撐層12上設有第三吸收層13。 [0052] 一種制備寬波段的非制冷紅外探測器的方法，包括步驟：
[0053] 1)在已加工好的讀出電路的半導體襯底1上制作金屬反射層2，薄膜厚度0.05~ 0.40μπι;蝕刻反射層2之后在反射層圖形上沉積一層絕緣介質3;然后進行犧牲層4的制備， 利用PECVD沉積低應力Si3N4薄膜作為支撐層5，支撐層5厚度0.10~0.30μπι;
[0054] 2)使用光刻和RIE蝕刻的方法蝕刻掉犧牲層4底部的絕緣介質3，露出下面的金屬 電極，形成Via通孔，利用PVD沉積電極，一般使用Ti，NiCr，TiN薄膜，厚度2〇〇~1 500人;利用 光刻和蝕刻的方法，蝕刻出電極圖形，利用P E C V D沉積一層低應力S i 3 N 4介質層，厚度 200~200〇Ai
[0055] 3)制備電極層6和熱敏層8,所述熱敏層8材料使用VOx薄膜，采用離子束沉積或物 理氣相沉積的方法生長，薄膜厚度500~1000人；
[0056] 4)在蝕刻結束的結構上制備第二層結構的犧牲層4,犧牲層4厚度為0.5μπι~3μπι， 利用PECVD沉積低應力Si3N4薄膜作為支撐層5，支撐層5厚度0.10~0.30μπι;
[0057] 5)利用PECVD或PVD方法沉積一層吸收層薄膜，如Ti、TiN等金屬或非金屬，薄膜厚 度為5GG~lGGG/i;S后使用光刻蝕刻的方法圖形化第二吸收層η薄膜和Si3N4薄膜，形成第 二層結構；
[0058] 6)完成第二層結構的制備后，制作第三層結構的犧牲層4,犧牲層4厚度為0.5μπι~ 3μπι，利用PECVD沉積低應力Si3N4薄膜作為支撐層5,支撐層5厚度0.10~0.30μπι，再利用 PECVD或PVD方法沉積一層吸收層薄膜，如Ti、TiN等金屬或非金屬，薄膜厚度為 500、. 1000人;然后光刻圖形化第三吸收層13薄膜和Si3N4薄膜，形成第三層結構；
[0059] 8)犧牲層4的釋放，把完成吸收層4和Si3N4薄膜蝕刻的器件放入去膠機或離子刻蝕 機、等離子灰化等設備中，釋放犧牲層4,形成最終的微橋結構。
[0060] 所述步驟1)中所述的絕緣介質3采用Si3N4薄膜或者Si02薄膜，薄膜厚度0.02~ 0.30um〇
[0061] 所述步驟1)、步驟4)或步驟6)中所述的犧牲層4選用非晶碳、非晶硅、耐溫光刻膠。 [0062]所述步驟3)制備電極層6和熱敏層8方法為:在支撐層5Si 3N4上利用PVD制備電極層 6和電極鈍化層7并通過光刻圖形化，再采用離子束沉積或物理氣相沉積的方法在圖形化的 電極層鈍化層7上生長熱敏薄膜層VOx薄膜和熱敏層保護層9并通過光刻圖形化。
[0063]所述步驟3)制備電極層6和熱敏層8具體方法為:利用PVD沉積電極，一般使用Ti， NiCr，TiN薄膜，厚度1〇〇~2()()0人5利用光刻和蝕刻的方法，蝕刻出電極圖形，利用PECVD沉 積一層低應力Si3N4介質層，厚度1〇〇~3〇〇〇Aj吏用光刻蝕刻的方法在電極(Ti，TiN，NiCr) 保護層上蝕刻掉部分保護層Si 3N4,形成電極與熱敏層8的接觸孔，使用SF6、CHF3、02或CF4、0 2 等氣體作為蝕刻氣體，電極厚度較薄，需要使用終點監測EPD(End Point Detection)進行 蝕刻反應結束監控，以免將電極全部蝕刻干凈;蝕刻完Contact孔后，立即沉積熱敏薄膜，熱 敏層8材料使用VOx薄膜，采用離子束沉積（IBD)或物理氣相沉積(PVD)的方法生長，薄膜厚 度50G~ 10GG人，沉積vox的時候可以先沉積一層v/v205/v薄膜，厚度為做為過渡 層，VOX的蝕刻可以使用離子束刻蝕(IBE)或反應離子刻蝕(RIE)的方法，完成熱敏薄膜蝕刻 后，利用PECVD的方法沉積低應力Si 3N4薄膜保護層，厚度為然后光刻形成電 極鈍化層^(Passivation)圖形，蝕刻各層Si3N4薄膜，為犧牲層4的釋放做準備。
[0064] 沉積VOx的時候先沉積一層V/V205/V薄膜，厚度為1 〇~200人做為過渡層。
[0065] 所述VOx薄膜的蝕刻可以使用離子束刻蝕或反應離子刻蝕的方法。
[0066] 實施例二：
[0067] 如圖1、圖2、圖5、圖6、圖7、圖8和圖9所示，一種寬波段的非制冷紅外探測器，包含 讀出電路的半導體襯底1和一具有第一微橋支撐結構的探測器，所述探測器與所述半導體 襯底1的讀出電路形成電連接，所述第一微橋結構上設有第二微橋結構，所述第二微橋結構 上設有第三微橋結構。
[0068] 所述第二微橋結構包括第二支撐層10,所述第二支撐層10上設有第二吸收層11;
[0069] 所述第三微橋結構包括第三支撐層12,所述第三支撐層12上設有第三吸收層13。
[0070] -種制備寬波段的非制冷紅外探測器的方法，包括步驟：
[0071] 1)在已加工好的讀出電路的半導體襯底1上制作金屬反射層2，薄膜厚度0.05~ 0.40μπι;蝕刻反射層之后在反射層圖形上沉積一層絕緣介質3;然后進行犧牲層4的制備，利 用PECVD沉積低應力Si 3N4薄膜作為支撐層5，支撐層5厚度0.10~0.30μπι;
[0072 ] 2)使用光刻和RIE蝕刻的方法蝕刻掉犧牲層4底部的絕緣介質3，露出下面的金屬 電極，形成Via通孔，利用PVD沉積電極，一般使用Ti，NiCr，TiN薄膜，厚度利用 光刻和蝕刻的方法，蝕刻出電極圖形，利用P E C V D沉積一層低應力S i 3 N 4介質層，厚度 200~2000A;
[0073] 3)制備電極層6和熱敏層8,所述熱敏層8材料使用VOx薄膜，采用離子束沉積或物 理氣相沉積的方法生長，薄膜厚度500~1000人；
[0074] 4)在蝕刻結束的結構上制備第二層結構的犧牲層4,犧牲層4厚度為0.5μπι~3μπι， 利用PECVD沉積低應力Si 3N4薄膜作為支撐層5，支撐層5厚度0.10~0.30μπι;
[0075] 5)利用PECVD或PVD方法沉積一層吸收層薄膜，如Ti、TiN等金屬或非金屬，薄膜厚 度為$00-400()1然后使用光刻蝕刻的方法圖形化第二吸收層11薄膜和Si3N4薄膜，形成第 二層結構；
[0076] 6)完成第二層結構的制備后，制作第三層結構的犧牲層，犧牲層厚度為0.5μπι~3μ m，利用PECVD沉積低應力Si 3N4薄膜作為支撐層，支撐層厚度0.10~0.30μπι，再利用PECVD或 PVD方法沉積一層吸收層薄膜，如Ti、TiN等金屬或非金屬，薄膜厚度為1 GiX)A;然后光 刻圖形化第三吸收層13薄膜和Si3N4薄膜，形成第三層結構；
[0077] 8)犧牲層4的釋放，把完成吸收層和Si3N4薄膜蝕刻的器件放入去膠機或離子刻蝕 機、等離子灰化等設備中，釋放犧牲層4,形成最終的微橋結構。
[0078]所述步驟1)中所述的絕緣介質3采用Si3N4薄膜或者Si02薄膜，薄膜厚度0.02~ 0.30um〇
[0079] 所述步驟1)、步驟4)或步驟6)中所述的犧牲層4選用非晶碳、非晶硅、耐溫光刻膠。
[0080] 所述步驟3)制備電極層6和熱敏層8具體方法為:先在支撐層5Si3N4上采用離子束 沉積（IBD)或物理氣相沉積(PVD)的方法生長熱敏薄膜層VOx薄膜和VOx薄膜保護層并通過 光刻圖形化，再利用PVD在圖形化的熱敏層8保護層上制備電極層6和電極鈍化層7并光刻圖 形化。
[0081]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種寬波段的非制冷紅外探測器，包含讀出電路的半導體襯底和一具有第一微橋支 撐結構的探測器，所述探測器與所述半導體襯底的讀出電路形成電連接，其特征在于:所述 第一微橋結構上設有第二微橋結構，所述第二微橋結構上設有第Ξ微橋結構。2. 如權利要求1所述的寬波段的非制冷紅外探測器，其特征在于:所述第二微橋結構包 括第二支撐層，所述第二支撐層上設有第二吸收層； 所述第Ξ微橋結構包括第Ξ支撐層，所述第Ξ支撐層上設有第Ξ吸收層。3. -種制備如權利要求1或2所述的寬波段的非制冷紅外探測器的方法，其特征在于， 包括步驟： 1) 在已加工好的讀出電路的半導體襯底上制作金屬反射層，薄膜厚度0.05~0.40]im; 蝕刻反射層之后在反射層圖形上沉積一層絕緣介質；然后進行犧牲層的制備;在犧牲層上 利用陽CVD沉積低應力Si3N褲膜作為支撐層，支撐層厚度0.10~0.30μπι; 2) 使用光刻和RIE蝕刻的方法蝕刻掉部分犧牲層W及底部的絕緣介質，露出下面的金 屬電極，形成Via通孔，利用PVD沉積電極，厚度鈍0~150()Λ;利用光刻和蝕刻的方法，蝕刻 出電極圖形，再利用PECVD沉積一層低應力Si3N4介質層，厚度200~2000乂； 3) 制備電極層和熱敏層，所述熱敏層材料使用VOX薄膜，采用離子束沉積或物理氣相沉 積的方法生長，薄膜厚巧500~1000A; 4) 在蝕刻結束的結構上制備第二層結構的犧牲層，犧牲層厚度為0.5μπι~化m，利用 PECVD沉積低應力Si3N4薄膜作為支撐層，支撐層厚度0.10~0.30WI1; 5) 利用PECVD或PVD方法沉積一層吸收層薄膜，如Ti、TiN等金屬或非金屬，薄膜厚度為 5GG-^ 1 (KX) 乂;然后使用光刻蝕刻的方法圖形化吸收層薄膜和Si3N4薄膜，形成第二層結構； 6) 完成第二層結構的制備后，制作第Ξ層結構的犧牲層，犧牲層厚度為0.5WI1~3μπι，利 用PECVD沉積低應力Si3N4薄膜作為支撐層，支撐層厚度0.10~0.30μπι，再利用PECVD或PVD方 法沉積一層吸收層薄膜，薄膜厚度為SOOMOOOA;然后光刻圖形化吸收層薄膜和Si3N4薄 膜，形成第Ξ層結構； 8)犧牲層的釋放，把完成吸收層和Si3N4薄膜蝕刻的器件放入去膠機或離子刻蝕機、等 離子灰化設備中，釋放犧牲層，形成最終的微橋結構。4. 如權利要求3所述的制備寬波段的非制冷紅外探測器的方法，其特征在于:所述步驟 1)中所述的絕緣介質采用Si3N4薄膜或者Si化薄膜，薄膜厚度0.02~0.30]im。5. 如權利要求3所述的寬波段的非制冷紅外探測器的方法，其特征在于:所述步驟1)、 步驟4)或步驟6)中所述的犧牲層選用非晶碳、非晶娃、耐溫光刻膠。6. 如權利要求3所述的寬波段的非制冷紅外探測器的方法，其特征在于，所述步驟3)制 備電極層和熱敏層方法為:在支撐層Si3N4上利用PVD制備電極層和電極純化層并通過光刻 圖形化，再采用離子束沉積或物理氣相沉積的方法在圖形化的電極層保護層上生長熱敏薄 膜層VOX薄膜和熱敏層保護層并通過光刻圖形化。7. 如權利要求6所述的寬波段的非制冷紅外探測器的方法，其特征在于，所述步驟3)制 備電極層和熱敏層具體方法為:利用PVD沉積電極;利用光刻和蝕刻的方法，蝕刻出電極圖 形，利用陽CVD沉積一層低應力Si3N4介質層，厚度j 00~3000人，使用光刻蝕刻的方法在電極 純化層上蝕刻掉部分保護層Si3N4,形成電極與熱敏層的接觸孔，電極厚度較薄，需要使用終 點監測Era進行蝕刻反應結束監控，W免將電極全部蝕刻干凈;蝕刻完Contact孔后，立即沉 積熱敏薄膜，熱敏層材料使用VOX薄膜，采用離子束沉積或物理氣相沉積的方法生長，薄膜 厚度500~ 1ΟΟΟΛ，完成熱敏薄膜蝕刻后，利用PECVD的方法沉積低應力Si3N褲膜保護層，厚 度為2GG.、.,2(X)G太，然后光刻形成保護層圖形，蝕刻各層Si3N4薄膜，為犧牲層的釋放做準備。8. 如權利要求7所述的寬波段的非制冷紅外探測器的方法，其特征在于:沉積vox的時 候先沉積一層V/V2O5/V薄膜，厚度為友做為過渡層。9. 如權利要求7所述的寬波段的非制冷紅外探測器的方法，其特征在于:所述vox薄膜 的蝕刻可W使用離子束刻蝕或反應離子刻蝕的方法。10. 如權利要求3所述的寬波段的非制冷紅外探測器的方法，其特征在于，所述步驟3) 制備電極層和熱敏層具體方法為:先在支撐層Si3N4上采用離子束沉積或物理氣相沉積的方 法生長熱敏薄膜層VOX薄膜和VOX薄膜保護層并通過光刻圖形化，再利用PVD在圖形化的熱 敏層保護層上制備電極層和電極純化層并光刻圖形化。
【文檔編號】B81C1/00GK106082106SQ201610422054
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201610422054.6, CN 106082106 A, CN 106082106A, CN 201610422054, CN-A-106082106, CN106082106 A, CN106082106A, CN201610422054, CN201610422054.6
【發明人】邱棟, 王鵬, 王宏臣, 陳文禮, 馬宏
【申請人】煙臺睿創微納技術股份有限公司