本发明涉及微机电系统(mems:micro-electromechanicalsystems)技术领域，具体涉及一种金属锚点填充工艺以及热探测器件。
背景技术：
非制冷红外焦平面探测器(uncooledinfraredfocalplanearraydetector)在军事和民用领域有非常重要的战略地位和作用，目前正广泛应用于汽车、安防、生物医学、电力、军事、航空、警用、森林防火和物联网等技术领域。近年来，基于测微辐射热计的非致冷红外探测器技术实现了同cmos读出电路的大规模或超大规模集成。一个测微辐射热计就是探测器产生的二维图像的一个像元，每一个测微辐射热计的热敏电阻的变化转换为读出电路(roic)电信号的变化，并把电信号转换为图像信号进行成像。
测微辐射热计的加工属于微机电系统(mems：micro-electromechanicalsystems)领域，是一种基于微电子技术和微加工技术的一种高新技术领域。每一个测微辐射热计都有两个锚点(anchor)，在制作微结构时，它不仅可以起到固定支撑三维的mems器件的作用，同时也用于探测器与读出电路的连接。
非制冷红外探测器实现了和读出电路的集成，随着技术路线的发展和技术革新，非制冷红外探测器的像元(pixel)大小从35μm－25μm－17μm－14μm—10μm及以下尺寸发展。
而当像元尺寸低于17μm时，传统的铝(al)填充会导致锚点底部金属al台阶覆盖差及其他技术问题：因为al台阶覆盖率差，随像元尺寸缩小和深宽比增加，al的填充能力变差。
所以本发明方法，就是针对非制冷红外探测器的桥墩的al填充技术进行优化和创新，可适用于像元(pixel)尺寸为17μm，14μm，12μm及以下尺寸的结构和制造工艺之中，并降低工艺制造的难度，缩小了锚点尺寸，利于提升小像元的吸收因子，提高器件性能,做到了实心填充，减少接触电阻，利于减少器件的噪声，并提高锚点墩子的可靠性。
随着设计创新和工艺技术革新，非制冷红外焦平面探测器的设计和制造方法都有所创新和发展，主要发展方向就是优化设计结构及减小像元尺寸，增大器件的面阵规模；制造方法的改进就是要尽可能和集成电路制造兼容，减少工艺层次和利用通用的集成电路加工方法去实现，以提高良率和降低生产成本，使产品在民用领域得到更为广泛的应用。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种金属锚点填充工艺以及热探测器件，旨在实现一种mems结构的金属锚点填充方法，做到了实心填充，提升小像元的吸收因子，提高器件性能,减少接触电阻，利于减少器件的噪声，并提高锚点墩子的可靠性。
本发明的第一方面，提供一种金属锚点填充工艺，包括如下步骤：
步骤1，准备具有平坦化表面的专用集成电路，所述具有平坦化表面的专用集成电路包括：专用集成电路、反射层、电路引出电极和经过cmp处理的二氧化硅或氮化硅层；
步骤2，在电路引出电极的位置制作通孔；
步骤3，在所述asic的氧化硅薄膜上溅射多层金属和金属氮化物层；
步骤4，沉积一定厚度的金属作为填充金属；
步骤5，图形化所述填充金属以形成金属锚点。
本发明的第二方面，提供一种具有金属填充锚点的专用集成电路结构，所述结构包括：位于底层的专用集成电路(1)，位于所述专用集成电路上的反射层(2)和电路引出电极(3)；覆盖所述专用集成电路(1)、反射层(2)和电路引出电极(3)上，并经过cmp处理的二氧化硅或氮化硅层(4)；透过所述二氧化硅或氮化硅层(4)，并在所述电路引出电极(3)截止的通孔(5)；通过填充所述通孔(5)，并在对应电路引出电极(3)位置图形化的金属锚点。
本发明的第三方面，提供一种基于金属锚点填充工艺的探测器制造方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一，准备具有金属填充锚点的专用集成电路；所述专用集成电路具有金属填充锚点和经过cmp工艺的第一牺牲层；
步骤二，在所述专用集成电路的顶部沉积支撑层(8,9)和热敏薄膜层(10)；
步骤三，图形化所述热敏薄膜层(10)；
步骤四，在所述图形化后的热敏薄膜层(10)上沉积介质保护层(11)；
步骤五，制作所述热敏薄膜(10)两端的接触孔(12)，制作填充金属(6)上的通孔(13)；
步骤六，在所述热敏薄膜(10)表面形成像元结构。
本发明能够达到的有益效果：基于本发明实施例提供的技术方案可以解决非制冷红外探测器像素尺寸缩小后，传统的al填充无法解决的技术问题。缩小了锚点尺寸，有利于提升小像元的吸收因子，提高器件性能。做到了实心填充，减少了接触电阻，利于减少器件的噪声。压缩了pi蚀刻的厚度，减低了pi蚀刻和pi蚀刻后去胶的工艺难度。无需进行锚点底部蚀刻接触孔，减低了孔蚀刻的难度。同时优化了工艺，简化了流程；节省制造成本，缩短生产周期。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；
图1是本发明实施例提供的制造方法流程中的反射层结构示意图。
图2是本发明实施例提供的制造方法流程中的通孔结构形成示意图。
图3是本发明实施例提供的制造方法流程中的填充金属结构示意图。
图4是本发明实施例提供的制造方法流程中的填充金属形成示意图。
图5是本发明实施例提供的制造方法流程中的添加pi层示意图。
图6是本发明实施例提供的制造方法流程中的热敏薄膜示意图。
图7是本发明实施例提供的制造方法流程中的热敏层形成示意图。
图8是本发明实施例提供的制造方法流程中的热敏保护层示意图。
图9是本发明实施例提供的制造方法流程中的接触孔形成示意图。
图10是本发明实施例提供的制造方法流程中的电极形成示意图。
图11是本发明实施例提供的制造方法流程中的金属保护层形成示意图。
图12是本发明实施例提供的制造方法流程中像元之间图形化示意图。
图13是本发明实施例提供的制造方法流程中设置聚酰亚胺牺牲层示意图。
图14是本发明实施例提供的制造方法流程中pi锚点形成示意图。
图15是本发明实施例提供的制造方法流程中第二层支撑层图形化示意图。
图16是本发明实施例提供的制造方法流程中pi释放后结构示意图。
本发明实施例中的附图标记解释如下：
1-asic；2-反射层；3-电路引出电极；4-氧化硅或氮化硅层；5-桥墩孔(通孔)；6-填充金属层；7-第一pi层；8-氧化硅层；9-氮化硅层；10-热敏薄膜层；11-介质保护层；12-接触孔；13-桥墩孔(接触孔)；14-电极金属层；15-氮化硅层；16-第二pi层；17-第二层pi锚点；18-氮化硅层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明涉及的技术术语如下：
asic：applicationspecificintegratedcircuit，专用集成电路。
teos：tetraethoxysilane，四乙基氧硅烷。
cmp：chemicalmechanicalpolishing，化学机械抛光。
picmp：牺牲层(polyimide)化学机械抛光。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一：
本实施例提出一种金属锚点填充技术及其改进。在制造非制冷红外探测器过程中，需要制造金属结构的锚点，包含如下步骤：
在专用集成电路(asic，applicationspecificintegratedcircuit)上刻蚀出锚点。
采用钛铝(ti或ti/al，ti/tin/al)工艺填充或溅射后的电极金属。
在该过程中，传统的工艺方法进一步改进需要进行金属w-cvd(tungsten-cvd)及w-cmp工艺，需要引入昂贵的w-cvd机台及w-cmp，及不可避免的pi蚀刻工艺。由于锚点具有一定的面积，随着探测器像元尺寸的减少，如果采用现有的钛铝工艺填充，侧面金属覆盖率会比较差，顶部金属偏厚，填充工艺比较复杂，厚金属热导大。为了保持支撑结构的稳定性，可靠性，以及保持通孔的大小不变才能保证良好的电接触。所以，锚点(anchor)大小不能按像元尺寸缩小的比例进行减少，即使缩小后，也会增加pi蚀刻小孔的工艺难度。这样就必然占用像元的有效面积，导致器件的填充系数偏低，影响器件的性能，且工艺复杂。如果锚点缩小，通孔的大小保持不变，那么对位容差就小，会增加通孔层的制造难度等。该问题会影响后续工艺的制造。从而缺点是增加了工艺步骤，难度及制造成本，且对mems器件而言，增加一层工艺也即增加了制造风险，降低了产品的良率。在小尺寸像元结构下填充，会产生一个空心锚点结构，而并非实心填充。
因此，对金属锚点填充进一步改进的工艺包括如下步骤：
步骤一，准备具有平坦化表面的专用集成电路(asic)。
步骤二，在电路引出电极的位置制作通孔。
步骤三，在所述asic的氧化硅薄膜上溅射多层金属和金属氮化物层。
步骤四，图形化所述填充金属。
步骤五，在填充金属层图形化后露出的氮化硅或者氧化硅薄膜上旋涂牺牲层，并在所述牺牲层固化后进行picmp工艺，picmp的终点是填充金属层的顶层。
在该过程中，先做填充金属，然后利用牺牲层涂覆后的平坦化效应，巧妙地在锚点位置先做好金属的实心填充结构。省掉做金属w-cvd(tungsten-cvd)及w-cmp工艺，同样做到了缩小锚点面积，减少和读出电路的接触电阻，从而优化了工艺步骤，提高产品良率，降低产品制造成本。避免了小像元尺寸下出现的空心填充锚点结构。
实施例二(描述金属锚点填充工艺)：
在本实施例中将结合附图，对实施例一中的改进型工艺进一步描述：
步骤一，准备具有平坦化表面的专用集成电路(asic)。
在一个具体的过程中，步骤一包含如下子步骤：
如图1所示，首先，在专用集成电路1上依次沉积teos层、ti/tin层和金属铝层。
然后，使用标准光刻刻蚀工艺得到反射层2和电路引出电极3。
最后，在所述专用集成电路1、反射层2和电路引出电极3上沉积二氧化硅或氮化硅层，并使用cmp工艺进行平坦化处理，以形成具有平坦化表面的专用集成电路(asic)。
优选地，teos层的沉积厚度为
优选地，使反射层2和电路引出电极3之间间距为0.3μm～0.6μm。
优选地，使用pecvd沉积
步骤二，在电路引出电极的位置制作通孔。
如图2所示，利用光刻和蚀刻技术在电路引出电极3对应的位置制作通孔5，通孔5的位置到达电路引出电极3截止。
步骤三，在所述asic的氧化硅或氮化硅层上溅射多层金属和金属氮化物层，其中包含填充金属。
如图3所示，在氧化硅或氮化硅层4上依次溅射ti/tin/al/ti/tin，金属铝为填充金属，厚度为
步骤四，图形化所述填充金属。
如图4所示，本步骤中使用光刻和蚀刻技术对填充金属6进行图形化，通过图形化的掩膜板设计，仅保留在电路引出电极3对应位置的填充金属作为锚点，从而实现在小像元尺寸下锚点金属的实心填充。通过光刻和刻蚀定义填充金属的尺寸及厚度，可以防止填充金属过厚，以及侧面和底面的厚度不均匀。
在本步骤的方法中，是直接对填充金属进行图形化的，没有增加工艺步骤，也没有增加单个步骤的工艺复杂度。由于步骤三中的金属可以保证不出现空洞现象，在进行图形化之后，也可以保证不会出现填充法制造锚点出现的空洞和和侧面底面厚度不均匀。利用光刻和刻蚀技术可以控制锚点的位置、形状，还可以定义填充金属的厚度，防止顶部金属过厚。
步骤五，在填充金属层图形化后露出的氮化硅或者氧化硅薄膜上旋涂牺牲层，并在所述牺牲层固化后进行picmp工艺，picmp的终点是填充金属层的顶层。
如图5所示，在填充金属6图形化之后，会露出氮化硅或者氧化硅薄膜，之后可以在氮化硅或者氧化硅薄膜上旋涂一定厚度的聚酰亚胺(polyimide)牺牲层7。在牺牲层7固化之后，进行picmp工艺，picmp的终点是填充金属层6的顶层，这样可以省略掉难度很大的pi图形化工序。
综上所示，基于本实施例的金属锚点填充工艺，在没有增加工艺步骤的情况下，可以保证不会出现填充法制造锚点出现的空洞和和侧面底面厚度不均匀。利用光刻和刻蚀技术可以控制锚点的位置、形状，还可以定义填充金属的厚度，防止顶部金属过厚。配合picmp工艺，还可以省略掉难度很大的pi图形化工序。
实施例三(描述产品)：
本实施例将描述使用前述实施例中的金属锚点填充工艺获得的产品结构，该结构包括：
位于底层的专用集成电路1，位于所述专用集成电路上的反射层2和电路引出电极3；覆盖所述专用集成电路1、反射层2和电路引出电极3上，并经过cmp处理的二氧化硅或氮化硅层4。透过所述二氧化硅或氮化硅层4，并在所述电路引出电极3截止的通孔5；通过填充所述通孔5，并在对应电路引出电极3位置图形化的金属锚点。
所述金属锚点之间填充有牺牲层7，所述牺牲层与所述金属锚点的顶端平齐。
实施例四(描述探测器整体工艺)：
在本实施例将结合附图，对使用本发明金属锚点填充工艺的传感器制造方法进行示例性说明。
步骤一，准备具有平坦化表面的专用集成电路(asic)。
如图1所示，在专用集成电路1上依次沉积teos层、ti/tin层和金属铝层。然后，使用标准光刻刻蚀工艺得到反射层2和电路引出电极3。最后，在所述专用集成电路1、反射层2和电路引出电极3上沉积二氧化硅或氮化硅层，并使用cmp工艺进行平坦化处理，以形成具有平坦化表面的专用集成电路(asic)。
优选地，teos层的沉积厚度为
优选地，使反射层2和电路引出电极3之间间距为0.3μm～0.6μm。
优选地，使用pecvd沉积
步骤二，在电路引出电极的位置制作通孔。
如图2所示，利用光刻和蚀刻技术在电路引出电极3对应的位置制作通孔5，通孔5的位置到达电路引出电极3截止。
步骤三，在所述asic的氧化硅或氮化硅层上溅射多层金属和金属氮化物层，其中包含填充金属。
如图3所示，在氧化硅或氮化硅层4上依次溅射ti/tin/al/ti/tin，金属铝为填充金属，厚度为
步骤四，图形化所述填充金属。
如图4所示，本步骤中使用光刻和蚀刻技术对填充金属6进行图形化，通过图形化的掩膜板设计，仅保留在电路引出电极3对应位置的填充金属作为锚点，从而实现在小像元尺寸下锚点金属的实心填充。通过光刻和刻蚀定义填充金属的尺寸及厚度，可以防止填充金属过厚，以及侧面和底面的厚度不均匀。
在本步骤的方法中，是直接对填充金属进行图形化的，没有增加工艺步骤，也没有增加单个步骤的工艺复杂度。由于步骤三中的金属可以保证不出现空洞现象，在进行图形化之后，也可以保证不会出现填充法制造锚点出现的空洞和侧面底面厚度不均匀。利用光刻和刻蚀技术可以控制锚点的位置、形状，还可以定义填充金属的厚度，防止顶部金属过厚。
步骤五，在填充金属层图形化后露出的氮化硅或者氧化硅薄膜上旋涂pi牺牲层，并在所述牺牲层固化后进行picmp工艺，picmp的终点是填充金属层的顶层。
如图5所示，在填充金属6图形化之后，会露出氮化硅或者氧化硅薄膜，之后可以在氮化硅或者氧化硅薄膜上旋涂一定厚度的聚酰亚胺(polyimide)牺牲层7。在牺牲层7固化之后，进行picmp工艺，picmp的终点是填充金属层6的顶层，这样可以省略掉难度很大的pi图形化工序。
步骤六，在经过picmp工艺的pi牺牲层上沉积支撑层和热敏层。
如图6所示，经过picmp工艺的pi牺牲层上沉积支撑层，在氮化硅薄膜上沉积一层热敏薄膜10。
示例性地，支撑层可以通过依次沉积氧化硅8和氮化硅9形成，热敏材料可以使用氧化钒材料或者а-silicon薄膜层等。
优选地，氧化硅的厚度可以为
步骤七，对所述热敏薄膜图形化。
如图7所示，对沉积在氮化硅薄膜9上的热敏薄膜10使用光刻和蚀刻技术进行图形化。除使用光刻和蚀刻技术外，还可以使用lift-off工艺对热敏薄膜10进行图形化。
步骤八，在热敏薄膜10上沉积一层介质保护层11。
如图8所示，在热敏薄膜10图形化后，在薄膜上沉积一层介质保护层11。
具体地，介质保护层11可以选用氮化硅或二氧化硅。
优选地，介质保护层厚度为
步骤九，制作所述热敏薄膜10两端的触孔12，制作填充金属6上的通孔(13)。
如图9所示，在热敏电阻的两端制作接触孔12(contacthole)，在填充金属上制作通孔13(via)。
作为之前的picmp工艺处理的后续效果，在本步骤中，可以将制作热敏电阻的两端的接触孔12和填充金属上的通孔13整合在同一个步骤中完成。经过pi平坦化处理之后，热敏电阻的两端的接触孔12和填充金属上的通孔(13)基本处于同一平面台阶之上，二者高度差仅为热敏薄膜的高度差，且二者的材料不同；由于蚀刻过程中不同材料具有不同的选择比，所以可以利用不同材料的选择比将两个制作过程整合在同一个步骤中完成。
具体地，氮化硅薄膜对热敏薄膜的选择比可以做到很高，如10:1～20:1，这样保证了制作热敏电阻的两端的接触孔12和填充金属上的通孔(13)可以在同一个步骤完成。
步骤十，在热敏薄膜10表面上沉积电极金属层14。
如图10所示，在制造完成热敏电阻的两端的接触孔12和填充金属上的通孔(13)之后，在介质保护层11的位置沉积电极金属14如ti/tin，ti，nicr，沉积金属的厚度根据器件的性能尤其是热导决定。
优选地，沉积金属厚度在
沉积方法可以使用pvd(physicalvapordeposition)或ibd(ionbeamdeposition)等方法，也可使用电子束蒸发进行沉积。
步骤十一，在电极金属层14上形成金属保护层15。
如图11所示，在沉积电极金属层14之后，再在其上沉积一层氮化硅层，沉积完成之后，对氮化硅层进行图形化处理，将其图形化形成金属保护层15。
优选地，氮化硅层的厚度为
步骤十二，进行像元之间的图形化，以使像元之间形成隔离。
如图12所示，在形成金属保护层之后，对进行像元之间的图形化。
具体地，可以使用光刻和蚀刻工艺，把每个像元隔离开来。
步骤十三，在金属保护层15上形成聚酰亚胺(polyimide)牺牲层16。
如图13所示，在金属保护层上旋涂聚酰亚胺(polyimide)牺牲层16，并进行聚酰亚胺处理。
步骤十四，对聚酰亚胺牺牲层16进行图形化，形成锚点17。
如图14所示，对聚酰亚胺牺牲层16图形化，并通过蚀刻的方式形成第二锚点17，蚀刻终止于氮化硅15，可以不损害下层的敏感薄膜层。
步骤十五，在pi层上形成第二支撑层，并将所述第二支撑层图形化处理。
如图15所示，在聚酰亚胺牺牲层16上沉积氧化硅或氮化硅18以形成第二支撑层，然后将第二支撑层进行图形化处理。
步骤十六，将牺牲层的聚酰亚胺进行释放，形成释放后的完整像元结构。
如图16所示，将牺牲层的聚酰亚胺进行释放，形成释放后的完整像元结构。具体地，释放部分包括聚酰亚胺牺牲7和聚酰亚胺牺牲层16。
实施例五(应用)：
本发明实施例提供的方法可以解决非制冷红外探测器像素尺寸缩小后，传统的al填充无法解决的技术问题。缩小了锚点尺寸，利于提升小像元的吸收因子，提高器件性能。做到了实心填充，减少了接触电阻，利于减少器件的噪声。压缩了pi蚀刻的厚度，减低了pi蚀刻和pi蚀刻后去胶的工艺难度。无需进行锚点底部蚀刻接触孔，减低了孔蚀刻的难度。同时优化了工艺，简化了流程；节省制造成本，缩短生产周期。
前述实施例的工艺所制造出的探测芯片可以用于红外探测器中，尤其是非制冷红外探测器中。
此外，本发明实施例中的结构同样可用于其他具有锚点结构的像元器件中，例如非制冷红外探测器的其他测辐射热仪、thz(terahertz)测辐射热仪。
不失一般性的，本申请实施例的锚点填充技术也适用于mems工艺的金属填充结构中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。