外反射層(金層),這樣形成的紅外反射層都在一個平面內。
[0028]優選地,在光敏層和紅外反射層上還設置有保護層,該保護層可以由S12制成。
[0029]在上面的制備步驟中,使用了PMMA作為光敏層,優點是分辨率高,分辨率可以達到Inm左右,同時還有對比度大,利于剝離,價格低的優勢。該光敏層優選為約60nmo
[0030]圖4顯示了本實用新型實施例的微輻射熱測量計的檢測裝置的剖面圖,也就是微輻射熱測量計不包含天線結構的部分。如圖所示,檢測裝置11包括基底結構111和位于其上的微橋結構112。
[0031]應理解,本實用新型的圖1、圖2和圖4僅用于闡述本實用新型的微輻射熱測量計中的各個結構的相對位置關系,其相互之間的尺寸比例關系并不用于限定具體實物的比例關系。且圖4中的檢測裝置11的基底結構111以及微橋結構112可以由多層結構組成,圖4僅為示意性簡圖,不能用于限定該檢測裝置11的實際結構。在根據本實用新型的微輻射熱測量計I中,在基底結構111的紅外反射層(圖4中未單獨示出)上方為部分懸空的微橋結構112,該紅外反射層和微橋結構之間為光學諧振腔。
[0032]根據本實用新型的一個實施例,該微橋結構包括由下至上的應力調節層、金屬電極層、活性層及紅外吸收層(具體參見圖6至圖19,如下所述)。其中,該應力調節層由SiNx制成;該金屬電極層由鈦制成;該活性層由VOx制成;該紅外吸收層由TiNx層制成。
[0033]根據本實用新型的優選實施例,該紅外吸收層厚度為8nm到20nm,均勻性為3%。上述的厚度對于獲得最佳紅外線反射率是優選的,如果太厚則會將紅外線反射完,而如果太薄則其熱容也相應減小。
[0034]優選地,該微輻射熱測量計中的紅外吸收層經lift-off技術圖形化處理。
[0035]根據本實用新型的一個實施例,該微輻射熱測量計還可包括讀出電路(ROIC),該讀出電路上涂覆有BPSG (硼磷硅玻璃),使得ROIC表面平整。該讀出電路位于基底結構中,且位于紅外反射層下方。
[0036]本實用新型實施例中,紅外吸收層可由氮化娃、金黑(gold-black)或氮化鈦(TiNx)等制成,優選由氮化鈦(TiNx)制成。制作這些材料的工藝主要是薄膜淀積工藝,工藝兼容性較好。具體地,該TiNx層包含多價態的Ti JiNx在鍍膜的時候需要調節厚度和方塊電阻,優選地,該紅外吸收層的方塊電阻為350-450 Ω/□,方塊電阻是電阻率除以厚度,更優選地,該紅外吸收層的方塊電阻為377-400 Ω/□,其厚度為厚度優選為8nm到20nm,此時TiNx的吸收率大約為50%,光學諧振腔可以使紅外吸收翻倍。吸收率是指像元所吸收的入射輻射功率占入射到光敏面上總功率的比例。對于不同的波長,吸收率往往是不同的。
[0037]本實用新型的另一目的在于提供一種微輻射熱測量計的制備方法,圖3和圖5的組合顯示了該制備方法的整個工藝流程,具體對應的結構的截面圖請見圖6至圖19,其中圖5是在圖3的工藝之后在基底結構上進行,該方法包括以下步驟:
[0038](I)設置紅外反射層,參考圖6-圖9,如上所述,其制備步驟為:先在襯底1111上涂覆一層50-100nm厚的光敏層1112,該光敏層1112由0.5-2 %的PMMA組成,然后傳入至EBL腔體內,進行曝光及顯影。隨后在90°C下進行烘干,濺射50-100nm的金層作為紅外反射層1113。然后利用lift-off工藝進行圖形化處理,即可獲得分離的微輻射熱測量計的天線結構和基底結構,任選地在光敏層1112和紅外反射層1113上分別設置有保護層(參見圖9,其中1211與1111均為襯底,1212與1112均為光敏層,1213與1113均為紅外反射層,沒有標號的層結構為非功能性的保護層,下同);
[0039](2)在基底結構的紅外反射層上設置犧牲層1121(圖10),該犧牲層1121由多晶硅或聚酰亞胺制成;
[0040](3)設置應力調節層1122(見圖11),該應力調節層1122由SiNx制成;
[0041](4)設置金屬電極層,該金屬電極層由鈦制成,該步驟包括:先淀積S1O2作為鈦的鈍化層(圖12),然后淀積金屬鈦并圖形化制成電極(圖13和圖14,該電極未標號);
[0042](5)設置活性層1123(圖15和圖16),該步驟包括:淀積活性層的下鈍化層,該下鈍化層為SiNx層;濺射活性層1123并進行退火處理,該活性層為VOx層,于該活性層上淀積第一上鈍化層(未標號),該第一上鈍化層為S12層,對該活性層進行圖形化處理,然后淀積第二上鈍化層(未標號),該第二上鈍化層為SiNx層;
[0043](6)設置紅外吸收層1124(圖17),該紅外吸收層1124為TiNx層,且厚度為8nm到20nm,均勻性為3% ;
[0044](7)刻蝕并釋放微橋結構(圖18和圖19 ),圖18中顯示了制備刻蝕縫的情況,圖19中為通過刻蝕縫將犧牲層1121完全刻蝕掉后的結構,即釋放了微橋結構。
[0045]上述步驟(I)的工藝流程已在上文參考圖3進行了詳述。圖5顯示了上述步驟(2)至
(7)的工藝流程,這些工藝都是在基底結構上進行,也就是不涉及對本實用新型的微輻射熱測量計的天線結構的進一步處理。
[0046]上述步驟(2)中的犧牲層1121優選由聚酰亞胺制成,其中聚酰亞胺可采用干法工藝來去除,干法工藝簡化了微輻射熱測量計的加工工藝。干法刻蝕可以實現對氮化硅支撐結構的零腐蝕,同時它對讀出電路的氧化層和金屬層的腐蝕也為零。干法工藝可以使得制作支撐結構的氮化硅層更薄,這對減小象元的尺寸非常有意義。
[0047]上述步驟(7)的刻蝕是指在微橋和梁周圍刻蝕1_3μπι寬的刻蝕縫(圖18),釋放微結構即釋放微橋結構,其通過刻蝕縫利用肼(H2NNH2)刻蝕犧牲層,形成微腔,由此釋放微橋結構(圖19)。
[0048]根據本實用新型的制備方法,該紅外吸收層厚度優選為Snm到20nm,均勻性為3%。該紅外吸收層的方塊電阻優選為350-450 Ω/□。
[0049]在現有技術中,氧化釩微輻射熱測量計結構的加工過程中常見的幾種失效模式為:微橋面在腐蝕犧牲層后與基底發生粘附,造成粘附失效;微橋面的殘余應力過大,導致結構在釋放后產生很大的翹曲,很容易造成支撐梁發生斷裂失效;橋面在釋放過程中復合層結構發生剝離失效。
[0050]為克服上述問題,防止微橋與基底發生粘附,本實用新型的制備方法進行了如下改進:微橋結構釋放之后,即在上述步驟(7)之后,使用去離子水進行清洗,然后將基片(包括光學諧振腔和微橋結構)放入帶干燥器的異丙醇蒸汽中進行凈化(去除靜電荷與減小毛細力),最后再放入空氣環境中,這樣可有效減少粘附的發生。如果直接放在80攝氏度的空氣氣環境中干燥將導致60%的微結構發生粘附。
[0051]進一步地,本實用新型的制備方法中通過控制第三層氮化硅,即上述步驟(6)中紅外吸收層的厚度可以有效減小橋面的殘余應力值,防止微橋結構發生翹曲,這樣提高了檢測的精確度,延長了使用壽命。
[0052]另一方面,通常出現的剝離失效主要是因為橋面復合層間的粘結強度小,而粘結強度的大小與薄膜的淀積技術有關。如果直接在氧化釩層(即步驟(5)中的活性層)上涂覆光刻膠并對氧化釩進行圖形化,將降低氧化釩與后面淀積的氮化硅(即第二上鈍化層)間的粘結強度,這導致在微橋結構釋放之后,復合微橋將發生剝離失效。究其原因,主要是由于氧化釩受光刻膠殘留物的污染造成,因此,為了防止污染,本實用新型的制備方法設置了第一上鈍化層,即在濺射氧化釩與退火之后淀積一層二氧化硅隔離層。但是在刻蝕犧牲層時,二氧化硅并不能很好的保護氧化釩層,在結構釋