本发明涉及半导体集成电路和探测器技术领域，更具体地，涉及一种应用于mems工艺的探测器金属电极形成方法。
背景技术：
微电子机械系统(mems)技术因具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点，已开始广泛应用在包括红外探测技术领域的诸多领域。红外探测器是红外探测技术领域中应用非常广泛的一种mems产品，它利用敏感材料探测层(通常为非晶硅或氧化钒)吸收红外线并将所吸收的红外线转化成电信号，以实现热成像功能，该热成像功能使得红外探测器可应用于电力网络的安全检测、森林火警的探测以及人体温度的探测等场所。
基于微桥结构的探测器工艺是利用cmos技术制作外围读取及信号处理电路，然后在cmos电路上面制作探测器以及及微机械系统的结构。
中国发明专利申请cn102169919a公开了一种探测器，其包括：硅衬底；位于硅衬底上的顶层金属层；位于顶层金属层上的顶层通孔层；位于顶层通孔层上的金属功能层；位于金属功能层上的牺牲层；位于牺牲层表面的释放保护层和敏感材料层；位于敏感材料层表面的接触孔以及金属电极；位于金属电极表面的释放保护层等。
请参阅图1，图1是一种基于mems工艺的探测器中敏感材料层和金属层结构示意图。如图1所示，通常，在诸如此类的上述探测器结构中，敏感材料层一般采用非晶硅材料，在对敏感材料层1进行图形化后，会在其图形边缘形成台阶；之后，在敏感材料层1上沉积用于形成金属电极的薄金属层2时，该薄金属层2会沉积在敏感材料层1图形表面、敏感材料层1图形台阶侧壁以及敏感材料层1图形外面。当图形化薄金属层制作金属电极时，由于对图形线宽尺寸精度控制要求较高，需要duv(深紫外光)等较先进的光刻机及对应的光刻胶进行光刻。同时，由于需要去除部分敏感材料层台阶侧壁的薄金属，就需要采用各向同性的刻蚀工艺，如湿法工艺等，才能去除干净。而使用duv等光刻胶进行湿法工艺时，往往会因黏附性问题而脱胶。而如果采用一层硬掩模，先图形化硬掩模，然后去胶再图形化薄金属时，由于去胶工艺时使用的o2等离子体会将暴露出来的区域的薄金属表面氧化，在薄金属表面形成一层金属氧化物，而金属氧化物是很难被湿法工艺去除的，因此该工艺比较难于控制和实现。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种探测器的金属电极形成方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种探测器的金属电极形成方法，包括以下步骤：
步骤s01：提供一表面已形成敏感材料层图形的探测器结构；
步骤s02：在所述敏感材料层上沉积金属层，将敏感材料层图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖；
步骤s03：在所述金属层上形成光刻胶图形，并使需要形成金属电极图形的金属层表面区域露出；
步骤s04：在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形；
步骤s05：去除光刻胶图形；
步骤s06：以金属氧化物层图形为掩模，去除金属氧化物层图形覆盖区域以外的金属层材料，以形成金属电极。
优选地，步骤s03中，通过在所述金属层上形成光刻胶层，并将光刻掩模中的金属电极图形设置为不透光图形，以在光刻后，在所述金属层上形成金属电极图形区域被打开的光刻胶图形。
优选地，步骤s04中，采用o2等离子体对露出的金属层表面进行处理，以在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形。
优选地，步骤s04中，采用低能离子注入o的方式，对露出的金属层表面进行处理，以在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形。
优选地，所述金属层为金属、金属氮化物、金属的叠层薄膜。
优选地，所述金属层叠层薄膜中，位于上层的金属用于形成金属氧化物层，位于下层的金属用于增强整个金属层与敏感材料层的连接，位于中层的金属氮化物用于在形成金属氧化物层图形时，阻挡氧化过程向下层的扩散。
优选地，通过所述金属层叠层薄膜中位于下层的金属实现与金属层下层的金属功能层的电连接。
优选地，步骤s05中，采用湿法工艺去除光刻胶图形。
优选地，步骤s06中，以金属氧化物层图形为掩模，并采用湿法工艺刻蚀去除金属氧化物层图形覆盖区域以外未经氧化的金属层材料。
优选地，去除金属氧化物层图形覆盖区域以外未经氧化的金属层材料包括去除金属氧化物层图形覆盖区域以外敏感材料层图形的表面、台阶侧壁及敏感材料层图形以外区域覆盖的未经氧化的金属层材料。
从上述技术方案可以看出，本发明通过在形成金属电极的光刻胶掩模图形时，对原有光刻掩模中的金属电极图形进行反型，使金属电极图形区域由透光变为不透光被打开而露出，并在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形，从而可利用该金属氧化物层图形为掩模，采用湿法工艺刻蚀去除金属氧化物层图形覆盖区域以外未经氧化的金属层材料，使得形成探测器金属电极的工艺变得容易控制和实现。
附图说明
图1是一种基于mems工艺的探测器中敏感材料层和金属层结构示意图；
图2是本发明的一种探测器的金属电极形成方法流程图；
图3是本发明一较佳实施例中形成的金属电极局部结构之一示意图；
图4-图5是本发明一较佳实施例中形成金属电极局部结构之二时的工艺步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本发明的一种探测器的金属电极形成方法流程图；同时，请参阅图3和图4-图5，图3是本发明一较佳实施例中形成的金属电极局部结构之一示意图，图4-图5是本发明一较佳实施例中形成金属电极局部结构之二时的工艺步骤示意图。如图2所示，本发明的一种探测器的金属电极形成方法，包括以下步骤：
步骤s01：提供一表面已形成敏感材料层图形的探测器结构。
首先，可提供一硅衬底；在硅衬底上先后形成探测器结构通常所具有的图形化的顶层金属层、顶层通孔层、金属功能层、牺牲层、牺牲层中的支撑孔、牺牲层表面依次形成的释放保护层、敏感材料层和接触孔等结构。已形成敏感材料层图形的探测器结构属于公知技术，其探测器结构的具体制作方法可参考中国发明专利申请cn102169919a中公开的一种探测器的制造方法中的相关工艺步骤。本发明不限于此。
步骤s02：在所述敏感材料层上沉积金属层，将敏感材料层图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖。
请参阅图3，其显示金属层2位于接触孔的部分，该部分金属层2经图形化后将用于形成金属电极。可采用常规技术在硅衬底(图略)上形成金属功能层3，在金属功能层3上形成牺牲层4，在牺牲层4表面形成敏感材料层1以及形成接触孔5。接着，继续在敏感材料层1上沉积金属层2，将敏感材料层1图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖。
请参阅图4，其显示金属层2位于敏感材料层1图形表面、台阶侧壁及敏感材料层1图形以外区域的部分。可采用常规技术在牺牲层4表面形成敏感材料层1。接着，继续在敏感材料层1上沉积金属层2，将敏感材料层1图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖。
金属层2可采用单层薄金属，例如可采用ti或tin等；金属层2也可采用图示的金属23、金属氮化物22、金属21的薄叠层薄膜23、22、21，例如可采用ti\tin\ti的叠层薄膜。
步骤s03：在所述金属层上形成光刻胶图形，并使需要形成金属电极图形的金属层表面区域露出。
请参阅图4。可采用常规技术在金属层2上形成光刻胶层，并将光刻掩模(mask)中的金属电极图形设置为不透光(dark)图形。这样在光刻后，在金属层2上金属电极图形区域的光刻胶没有感光而被消除，同时，金属电极图形区域以外的光刻胶因感光而保留，从而在金属层2上形成了金属电极图形区域被打开的光刻胶图形6，使需要形成金属电极图形的金属层2表面区域暴露出来。
本发明将原有光刻掩模中的金属电极图形进行了反型处理，使金属电极图形区域由透光(clear)变为不透光(dark)，从而使金属电极图形区域被打开而露出该区域的金属层2表面。此时，金属层2上位于金属电极图形以外的区域，包括图示的位于敏感材料层1图形表面、台阶侧壁及敏感材料层1图形以外区域的部分都被光刻胶6所覆盖。
步骤s04：在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形。
请参阅图3、图4。接下来，可采用o2等离子体对露出的金属层2表面进行处理，使露出的金属层2表面氧化，从而在露出的金属层2表面形成金属氧化物层231图形，例如将金属层2中最上层的ti金属23氧化成tio2金属氧化物层231。
也可采用低能离子注入o的方式，对露出的金属层2表面进行处理，使露出的金属层2表面氧化，同样可以在露出的金属层2表面形成金属氧化物层231图形。
由图3可以看出，经氧化处理后，在敏感材料层1图形表面以及接触孔5中等需要形成金属电极的部位的金属层2表面形成了金属氧化物层231，例如在ti\tin\ti的叠层薄膜23、22、21中，通过使上层的ti层23氧化而形成tio2层231，从而在金属层2叠层薄膜的表面形成了tio2金属氧化物层231。
由图4可以看出，经氧化处理后，在敏感材料层1图形表面需要形成金属电极的部位的金属层2表面也形成了金属氧化物层231，例如在ti\tin\ti的叠层薄膜23、22、21中，通过使上层的ti层23氧化而形成tio2层231(也可以是使上层的ti层23的表面氧化而形成tio2层231)，从而在金属层2叠层薄膜的表面形成了tio2金属氧化物层231。
其他区域由于被光刻胶6所覆盖，使得光刻胶6下方被覆盖区域的金属层2表面不会受到氧化处理，即仍为ti金属23状态。
步骤s05：去除光刻胶图形。
请参阅图4。接下来，可采用湿法工艺去除覆盖在金属电极图形以外区域的光刻胶6图形。
步骤s06：以金属氧化物层图形为掩模，去除金属氧化物层图形覆盖区域以外的金属层材料，以形成金属电极。
请参阅图5。在去除了例如图4中的光刻胶6图形后，就可以金属层2叠层薄膜表面的金属氧化物层231图形为掩模，并采用湿法工艺刻蚀去除金属氧化物层231图形覆盖区域以外未经氧化的金属层材料，包括去除金属氧化物层231图形覆盖区域以外敏感材料层1图形的表面、台阶侧壁及敏感材料层1图形以外区域覆盖的未经氧化的金属层2材料。
此时，位于敏感材料层1图形台阶侧壁处的金属层2、位于敏感材料层1图形表面及敏感材料层1图形以外区域处的金属层2由于未受到氧化干扰，因此在湿法工艺中利用各向同性刻蚀即可方便地加以去除。去除敏感材料层1图形台阶侧壁处的金属层2后的器件局部结构如图5所示。
图3、图5中显示的金属层图形即用于形成金属电极(显示出的是金属电极的部分)。
请参阅图3。因为接触孔5部位薄金属层2保留区域表面都覆盖有金属氧化物231，该材料为绝缘体，故该薄金属层2的电连接需要从底部与下层金属进行相连，即通过金属层2叠层薄膜中位于下层的ti金属21实现与金属层2下层的金属功能层3(例如al)的电连接。
同时，为了保证薄金属氧化的有效性，当采用金属\金属氮化物\金属的薄金属叠层薄膜23、22、21结构，如ti\tin\ti薄金属叠层薄膜结构时，位于下层的ti金属21有利于增强整个金属层2与敏感材料层1的连接。位于中层的tin金属氮化物22用于在形成金属氧化物层231图形时，阻挡氧化过程进一步扩散到下层。位于上层的ti金属23用于更充分的金属氧化过程，因为ti金属23更加活泼，利于形成tio2金属氧化物层231。
形成于敏感材料层1上的金属电极可如图1所示。
之后，可在上述器件结构基础上继续形成探测器的其他组成结构，并可通过释放工艺去除牺牲层4，从而在硅衬底上形成具有微桥结构的探测器。具体制作方法也可参考中国发明专利申请cn102169919a中公开的一种探测器的制造方法中的相关工艺步骤。本发明不限于此。
综上所述，本发明通过在形成金属电极的光刻胶掩模图形时，对原有光刻掩模中的金属电极图形进行反型，使金属电极图形区域由透光变为不透光被打开而露出，并在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形，从而可利用该金属氧化物层图形为掩模，采用湿法工艺刻蚀去除金属氧化物层图形覆盖区域以外未经氧化的金属层材料，使得形成探测器金属电极的工艺变得容易控制和实现。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。