一种宽波段的非制冷红外探测器及其制备方法

一种宽波段的非制冷红外探测器及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种宽波段的非制冷红外探测器及其制备方法，包含读出电路的半导体衬底和一具有第一微桥支撑结构的探测器，所述探测器与所述半导体衬底的读出电路形成电连接，所述第一微桥结构上设有第二微桥结构，所述第二微桥结构上设有第三微桥结构；使用该方法，可以拓宽红外探测器的检测波段，从而扩展红外探测器的应用领域。不仅工艺简单，成本低，而且不会增加读出电路的设计难度。
【专利说明】
一种宽波段的非制冷红外探测器及其制备方法
技术领域
[0001 ] 本发明属于半导体技术中的微机电系统（MEMS : Micro-electromechanical Systems)工艺制造领域，具体涉及一种宽波段的非制冷红外探测器及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 非制冷红外探测技术是无需制冷系统对外界物体的红外辐射（IR)进行感知并转 化成电信号经处理后在显示终端输出的技术，可广泛应用于国防、航天、医学、生产监控等 众多领域。非制冷红外焦平面探测器由于其能够在室温状态下工作，并具有质量轻、体积 小、寿命长、成本低、功率小、启动快及稳定性好等优点，满足了民用红外系统和部分军事红 外系统对长波红外探测器的迫切需要，近几年来发展迅猛，正朝着高灵敏、宽谱段、高分辨 率、低功耗、小型化和智能化的方向发展。非制冷红外探测器主要包括测辐射热计、热释电 和热电堆探测器等，其中基于MEMS制造工艺的微测福射热计(Micro-bolometer)红外探测 器由于其响应速率高，制作工艺简单且与集成电路制造工艺兼容，具有较低的串音和较低 的Ι/f噪声，较高的帧速，工作无需斩波器，便于大规模生产等优点，是非制冷红外探测器的 主流技术之一。
[0003] 微测福射热计(Micro-bolometer)是基于具有热敏特性的材料在温度发生变化时 电阻值发生相应的变化而制造的一种非致冷红外探测器。工作时对支撑在绝热结构上的热 敏电阻两端施加固定的偏置电压或电流源，入射红外辐射引起的温度变化使得热敏电阻阻 值减小，从而使电流、电压发生改变，并由读出电路(ROIC:Readout Integrated Circuits) 读出电信号的变化。作为热敏电阻的材料必须具有较高的电阻温度系数(TCR: Temperature Coefficient of Resistance)，较低的1/f噪声，适当的电阻值和稳定的电性能，以及易于 制备等要求。微测辐射热计的红外或者太赫兹辐射探测过程，主要是通过悬空的微桥结构 来完成的，所以微测辐射热计的结构制造是决定其性能的关键因素。
[0004] 传统的非制冷红外焦平面阵列探测器的单元通常采用悬臂梁微桥结构，它利用牺 牲层释放工艺形成桥支撑结构，支撑平台上的热敏材料通过微桥与基底读出电路相连。牺 牲层厚度即光学谐振腔(空腔)高度的确定:空腔除了起到热绝缘作用之外，还可以增强器 件对红外辐射或者太赫兹辐射的吸收(吸收系数可高达90% )，以及定位器件对红外或太赫 兹吸收的波段。
[0005] 目前，非制冷红外成像波段主要集中在长波红外波段(8μπι~14μπι)，而成像波段位 于中波红外波段(3μπι~5μπι)的产品较少。长波段红外成像技术成熟、灵敏度高，对烟雾的穿 透能力较强，能够对大部分目标提供优异的成像效果；中波红外成像背景辐射干扰小，在湿 度较大的环境中可视距离优于长波红外，在导弹预警方面有重要应用。所以，发展宽波段的 红外探测器非常有必要。
[0006] 国外在红外多波段成像方面，美国雷神曾申请专利（美国专利:US7629582B2)。该 专利采用的技术方案是采用光子型探测器和热敏型探测器混合集成的方式，光子型探测器 作为短波红外探测器，而热敏型探测器作为长波红外探测器。该方案虽然可以实现宽波段 的红外探测，但是由于使用两种器件叠加探测，这种方法会导致工艺难度大、成本高、读出 电路设计复杂。
[0007] 国内在红外多波段成像方面，中国电子科技集团公司第十三研究所申请专利（一 种MEMS非制冷双波段红外探测器及其制备，申请号：200910228000)。该专利采用通过调节 光学谐振腔长度的方式实现双波段成像。该方法原理简单，容易设计，但是由于需要增加电 路调节谐振腔变化高度，不仅工艺难度大，也增加了读出电路设计的难度。

【发明内容】

[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单，成本低，而且不会增加读出电 路的设计难度的宽波段的非制冷红外探测器。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0010] -种宽波段的非制冷红外探测器，包含读出电路的半导体衬底和一具有第一微桥 支撑结构的探测器，所述探测器与所述半导体衬底的读出电路形成电连接，所述第一微桥 结构上设有第二微桥结构，所述第二微桥结构上设有第三微桥结构。
[0011]作为优选的技术方案，所述第二微桥结构包括第二支撑层，所述第二支撑层上设 有第二吸收层；
[0012] 所述第三微桥结构包括第三支撑层，所述第三支撑层上设有第三吸收层。
[0013] 本发明还提供一种制备所述宽波段的非制冷红外探测器的方法。
[0014] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0015] -种制备宽波段的非制冷红外探测器的方法，包括步骤：
[0016] 1)在已加工好的读出电路的半导体衬底上制作金属反射层，薄膜厚度0.05~0.40 ym;蚀刻反射层之后在反射层图形上沉积一层绝缘介质;然后进行牺牲层的制备;在牺牲层 上利用PECVD沉积低应力Si 3N4薄膜作为支撑层，支撑层厚度0.10~0.30μπι;
[0017] 2)使用光刻和RIE蚀刻的方法蚀刻掉部分牺牲层以及底部的绝缘介质，露出下面 的金属电极，形成V i a通孔，然后利用Ρ V D沉积电极，一般使用T i，N i C r，T i Ν薄膜，厚度 200~1500人;利用光刻和蚀刻的方法，蚀刻出电极图形，再利用PECVD沉积一层低应力Si3N4 介质层，厚皮20(Κ2(ΧΚλ^
[0018] 3)制备电极层和热敏层，所述热敏层材料使用VOx薄膜，采用离子束沉积或物理气 相沉积的方法生长，薄膜厚度500~1000人；
[0019] 4)在蚀刻结束的结构上制备第二层结构的牺牲层，牺牲层厚度为0.5μπι~3μπι，利 用PECVD沉积低应力Si 3N4薄膜作为支撑层，支撑层厚度0.10~0.30μπι;
[0020] 5)利用PECVD或PVD方法沉积一层吸收层薄膜，如Ti、TiN等金属或非金属，薄膜厚 度为500~1000人;然后使用光刻蚀刻的方法图形化吸收层薄膜和Si3N4薄膜，形成第二层结 构；
[0021] 6)完成第二层结构的制备后，制作第三层结构的牺牲层，牺牲层厚度为0.5μπι~3μ m，利用PECVD沉积低应力Si 3N4薄膜作为支撑层，支撑层厚度0.10~0.30μπι，再利用PECVD或 PVD方法沉积一层吸收层薄膜，如Ti、TiN等金属或非金属，薄膜厚度为1GGG人:然后光 刻图形化吸收层薄膜和Si3N4薄膜，形成第三层结构；
[0022] 8)牺牲层的释放，把完成吸收层和Si3N4薄膜蚀刻的器件放入去胶机或离子刻蚀 机、等离子灰化等设备中，释放牺牲层，形成最终的微桥结构。
[0023]作为优选的技术方案，所述步骤1)中所述的绝缘介质采用Si3N4薄膜或者Si02薄 膜，薄膜厚度0.02~0.30ym。
[0024] 作为优选的技术方案，所述步骤1)、步骤4)或步骤6)中所述的牺牲层选用非晶碳、 非晶硅、耐温光刻胶。
[0025] 作为优选的技术方案，所述步骤3)制备电极层和热敏层方法为:在支撑层Si3N4上 利用PVD制备电极层和电极钝化层并通过光刻图形化，再采用离子束沉积或物理气相沉积 的方法在图形化的电极层保护层上生长热敏薄膜层VOx薄膜和热敏层保护层并通过光刻图 形化。
[0026] 作为进一步的优选，所述步骤3)制备电极层和热敏层具体方法为:利用PVD沉积电 极，一般使用Ti，NiCr，TiN薄膜，厚度丨〇〇~20()0人 ;利用光刻和蚀刻的方法，蚀刻出电极图 形，利用PECVD沉积一层低应力Si3N4介质层，厚度1:0(^3000又，使用光刻蚀刻的方法在电极 (Ti，TiN，NiCr)保护层上蚀刻掉部分保护层Si 3N4,形成电极与热敏层的接触孔，使用SF6、 CHF3、0 2或CF4、02等气体作为蚀刻气体，电极厚度较薄，需要使用终点监测EPD(End Point Detection)进行蚀刻反应结束监控，以免将电极全部蚀刻干净;蚀刻完Contact孔后，立即 沉积热敏薄膜，热敏层材料使用VOx薄膜，采用离子束沉积（IBD)或物理气相沉积(PVD)的方 法生长，薄膜厚度5 :〇 〇~1000人，沉积V 〇 X的时候可以先沉积一层V / V 2 0 5 / V薄膜，厚度为 人做为过渡层，V〇x的蚀刻可以使用离子束刻蚀（IBE)或反应离子刻蚀(RIE)的方 法，完成热敏薄膜蚀刻后，利用PECVD的方法沉积低应力Si3N4薄膜保护层，厚度为 20(K20(X)人，然后光刻形成保护层(P assivati〇n)图形，蚀刻各层Si3N4薄膜，为牺牲层的释 放做准备。
[0027]作为对上述技术方案的改进，沉积VOx的时候先沉积一层V/V205/V薄膜，厚度为 1CK200人做为过渡层。
[0028] 作为优选的技术方案，所述VOx薄膜的蚀刻可以使用离子束刻蚀或反应离子刻蚀 的方法。
[0029] 作为又一优选的技术方案，所述步骤3)制备电极层和热敏层具体方法为:先在支 撑层Si3N4上采用离子束沉积(IBD)或物理气相沉积(PVD)的方法生长热敏薄膜层VOx薄膜和 VOx薄膜保护层并通过光刻图形化，再利用PVD在图形化的热敏层保护层上制备电极层和电 极钝化层并光刻图形化。
[0030] 本发明的有点：
[0031] 1.在单层的结构上再增加两层吸收层结构，可以通过调整各层结构之间的间距以 及结构形状来提升中红外波的吸收率。将传统的检测波段从8~14μπι拓展到3~14μπι，拓展 了探测器的应用领域，仿真结果如图10所示。
[0032] 2.在第二层微结构上制造第三层微结构。由于第二和第三层结构的材料都是绝缘 体，并且起到的是提升吸收率的作用。所以，第三层结构在制作过程中的难度就降低了，即 使第三层结构发生塌陷或者与第二层结构接触，也可以起到提升吸收率而不会降低探测器 的整体性能。
[0033] 3.使用该方法，不仅工艺简单，成本低，而且不会增加读出电路的设计难度。
[0034] 由于采用了上述技术方案，一种宽波段的非制冷红外探测器及其制备方法，包含 读出电路的半导体衬底和一具有第一微桥支撑结构的探测器，所述探测器与所述半导体衬 底的读出电路形成电连接，所述第一微桥结构上设有第二微桥结构，所述第二微桥结构上 设有第三微桥结构;该结构是在传统探测器的微桥支撑结构上继续制作两层悬空结构，在 传统微桥结构上先制作一层吸收层结构，然后再在第二层结构上制作第三层悬空结构作为 吸收层，不仅对波长比较长的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，将传统的检测波段从8_14μπι拓展到3-14μπι，扩展了探测器的应用领域;第 二层微桥结构上制造第三层微桥结构，由于第二和第三层结构的材料都是绝缘体，并且起 到的是提升吸收率的作用，所以，第三层结构在制作过程中的难度就降低了，即使第三层结 构发生塌陷或者与第二层结构接触，也可以起到提升吸收率而不会降低探测器的整体性 能;使用该方法，不仅工艺简单，成本低，而且不会增加读出电路的设计难度。
【附图说明】
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
[0036] 图1是本发明反射层、牺牲层、支撑层形成示意图；
[0037] 图2是本发明电学连接形成示意图；
[0038] 图3是本发明电极层、电极钝化层以及contact孔形成示意图；
[0039] 图4是本发明单层结构形成示意图；
[0040] 图5是本发明第二层结构牺牲层和支撑层形成示意图；
[0041 ]图6是本发明第二层结构形成示意图；
[0042]图7是本发明第三层结构形成示意图；
[0043] 图8是本发明宽波段红外探测器结构示意图；
[0044] 图9是本发明宽波段红外探测器结构三维示意图；
[0045] 图10是本发明探测器探测仿真结果示意图。
[0046] 图中：1-半导体衬底;2-反射层;3-绝缘介质;4-牺牲层;5-支撑层;6-电极层;7-电 极钝化层;8-热敏层;9-热敏层保护层；10-第二层支撑层；11-第二层吸收层；12-第三层支 撑层；13-第三层吸收层。
【具体实施方式】
[0047] 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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048] 实施例一：
[0049] 如图1至图9所示，一种宽波段的非制冷红外探测器，包含读出电路的半导体衬底1 和一具有第一微桥支撑结构的探测器，所述探测器与所述半导体衬底1的读出电路形成电 连接，所述第一微桥结构上设有第二微桥结构，所述第二微桥结构上设有第三微桥结构。
[0050] 所述第二微桥结构包括第二支撑层10,所述第二支撑层10上设有第二吸收层11;
[00511所述第三微桥结构包括第三支撑层12,所述第三支撑层12上设有第三吸收层13。 [0052] 一种制备宽波段的非制冷红外探测器的方法，包括步骤：
[0053] 1)在已加工好的读出电路的半导体衬底1上制作金属反射层2，薄膜厚度0.05~ 0.40μπι;蚀刻反射层2之后在反射层图形上沉积一层绝缘介质3;然后进行牺牲层4的制备， 利用PECVD沉积低应力Si3N4薄膜作为支撑层5，支撑层5厚度0.10~0.30μπι;
[0054] 2)使用光刻和RIE蚀刻的方法蚀刻掉牺牲层4底部的绝缘介质3，露出下面的金属 电极，形成Via通孔，利用PVD沉积电极，一般使用Ti，NiCr，TiN薄膜，厚度2〇〇~1 500人;利用 光刻和蚀刻的方法，蚀刻出电极图形，利用P E C V D沉积一层低应力S i 3 N 4介质层，厚度 200~200〇Ai
[0055] 3)制备电极层6和热敏层8,所述热敏层8材料使用VOx薄膜，采用离子束沉积或物 理气相沉积的方法生长，薄膜厚度500~1000人；
[0056] 4)在蚀刻结束的结构上制备第二层结构的牺牲层4,牺牲层4厚度为0.5μπι~3μπι， 利用PECVD沉积低应力Si3N4薄膜作为支撑层5，支撑层5厚度0.10~0.30μπι;
[0057] 5)利用PECVD或PVD方法沉积一层吸收层薄膜，如Ti、TiN等金属或非金属，薄膜厚 度为5GG~lGGG/i;S后使用光刻蚀刻的方法图形化第二吸收层η薄膜和Si3N4薄膜，形成第 二层结构；
[0058] 6)完成第二层结构的制备后，制作第三层结构的牺牲层4,牺牲层4厚度为0.5μπι~ 3μπι，利用PECVD沉积低应力Si3N4薄膜作为支撑层5,支撑层5厚度0.10~0.30μπι，再利用 PECVD或PVD方法沉积一层吸收层薄膜，如Ti、TiN等金属或非金属，薄膜厚度为 500、. 1000人;然后光刻图形化第三吸收层13薄膜和Si3N4薄膜，形成第三层结构；
[0059] 8)牺牲层4的释放，把完成吸收层4和Si3N4薄膜蚀刻的器件放入去胶机或离子刻蚀 机、等离子灰化等设备中，释放牺牲层4,形成最终的微桥结构。
[0060] 所述步骤1)中所述的绝缘介质3采用Si3N4薄膜或者Si02薄膜，薄膜厚度0.02~ 0.30um〇
[0061] 所述步骤1)、步骤4)或步骤6)中所述的牺牲层4选用非晶碳、非晶硅、耐温光刻胶。 [0062]所述步骤3)制备电极层6和热敏层8方法为:在支撑层5Si 3N4上利用PVD制备电极层 6和电极钝化层7并通过光刻图形化，再采用离子束沉积或物理气相沉积的方法在图形化的 电极层钝化层7上生长热敏薄膜层VOx薄膜和热敏层保护层9并通过光刻图形化。
[0063]所述步骤3)制备电极层6和热敏层8具体方法为:利用PVD沉积电极，一般使用Ti， NiCr，TiN薄膜，厚度1〇〇~2()()0人5利用光刻和蚀刻的方法，蚀刻出电极图形，利用PECVD沉 积一层低应力Si3N4介质层，厚度1〇〇~3〇〇〇Aj吏用光刻蚀刻的方法在电极(Ti，TiN，NiCr) 保护层上蚀刻掉部分保护层Si 3N4,形成电极与热敏层8的接触孔，使用SF6、CHF3、02或CF4、0 2 等气体作为蚀刻气体，电极厚度较薄，需要使用终点监测EPD(End Point Detection)进行 蚀刻反应结束监控，以免将电极全部蚀刻干净;蚀刻完Contact孔后，立即沉积热敏薄膜，热 敏层8材料使用VOx薄膜，采用离子束沉积（IBD)或物理气相沉积(PVD)的方法生长，薄膜厚 度50G~ 10GG人，沉积vox的时候可以先沉积一层v/v205/v薄膜，厚度为做为过渡 层，VOX的蚀刻可以使用离子束刻蚀(IBE)或反应离子刻蚀(RIE)的方法，完成热敏薄膜蚀刻 后，利用PECVD的方法沉积低应力Si 3N4薄膜保护层，厚度为然后光刻形成电 极钝化层^(Passivation)图形，蚀刻各层Si3N4薄膜，为牺牲层4的释放做准备。
[0064] 沉积VOx的时候先沉积一层V/V205/V薄膜，厚度为1 〇~200人做为过渡层。
[0065] 所述VOx薄膜的蚀刻可以使用离子束刻蚀或反应离子刻蚀的方法。
[0066] 实施例二：
[0067] 如图1、图2、图5、图6、图7、图8和图9所示，一种宽波段的非制冷红外探测器，包含 读出电路的半导体衬底1和一具有第一微桥支撑结构的探测器，所述探测器与所述半导体 衬底1的读出电路形成电连接，所述第一微桥结构上设有第二微桥结构，所述第二微桥结构 上设有第三微桥结构。
[0068] 所述第二微桥结构包括第二支撑层10,所述第二支撑层10上设有第二吸收层11;
[0069] 所述第三微桥结构包括第三支撑层12,所述第三支撑层12上设有第三吸收层13。
[0070] -种制备宽波段的非制冷红外探测器的方法，包括步骤：
[0071] 1)在已加工好的读出电路的半导体衬底1上制作金属反射层2，薄膜厚度0.05~ 0.40μπι;蚀刻反射层之后在反射层图形上沉积一层绝缘介质3;然后进行牺牲层4的制备，利 用PECVD沉积低应力Si 3N4薄膜作为支撑层5，支撑层5厚度0.10~0.30μπι;
[0072 ] 2)使用光刻和RIE蚀刻的方法蚀刻掉牺牲层4底部的绝缘介质3，露出下面的金属 电极，形成Via通孔，利用PVD沉积电极，一般使用Ti，NiCr，TiN薄膜，厚度利用 光刻和蚀刻的方法，蚀刻出电极图形，利用P E C V D沉积一层低应力S i 3 N 4介质层，厚度 200~2000A;
[0073] 3)制备电极层6和热敏层8,所述热敏层8材料使用VOx薄膜，采用离子束沉积或物 理气相沉积的方法生长，薄膜厚度500~1000人；
[0074] 4)在蚀刻结束的结构上制备第二层结构的牺牲层4,牺牲层4厚度为0.5μπι~3μπι， 利用PECVD沉积低应力Si 3N4薄膜作为支撑层5，支撑层5厚度0.10~0.30μπι;
[0075] 5)利用PECVD或PVD方法沉积一层吸收层薄膜，如Ti、TiN等金属或非金属，薄膜厚 度为$00-400()1然后使用光刻蚀刻的方法图形化第二吸收层11薄膜和Si3N4薄膜，形成第 二层结构；
[0076] 6)完成第二层结构的制备后，制作第三层结构的牺牲层，牺牲层厚度为0.5μπι~3μ m，利用PECVD沉积低应力Si 3N4薄膜作为支撑层，支撑层厚度0.10~0.30μπι，再利用PECVD或 PVD方法沉积一层吸收层薄膜，如Ti、TiN等金属或非金属，薄膜厚度为1 GiX)A;然后光 刻图形化第三吸收层13薄膜和Si3N4薄膜，形成第三层结构；
[0077] 8)牺牲层4的释放，把完成吸收层和Si3N4薄膜蚀刻的器件放入去胶机或离子刻蚀 机、等离子灰化等设备中，释放牺牲层4,形成最终的微桥结构。
[0078]所述步骤1)中所述的绝缘介质3采用Si3N4薄膜或者Si02薄膜，薄膜厚度0.02~ 0.30um〇
[0079] 所述步骤1)、步骤4)或步骤6)中所述的牺牲层4选用非晶碳、非晶硅、耐温光刻胶。
[0080] 所述步骤3)制备电极层6和热敏层8具体方法为:先在支撑层5Si3N4上采用离子束 沉积（IBD)或物理气相沉积(PVD)的方法生长热敏薄膜层VOx薄膜和VOx薄膜保护层并通过 光刻图形化，再利用PVD在图形化的热敏层8保护层上制备电极层6和电极钝化层7并光刻图 形化。
[0081]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。
【主权项】
1. 一种宽波段的非制冷红外探测器，包含读出电路的半导体衬底和一具有第一微桥支 撑结构的探测器，所述探测器与所述半导体衬底的读出电路形成电连接，其特征在于:所述 第一微桥结构上设有第二微桥结构，所述第二微桥结构上设有第Ξ微桥结构。2. 如权利要求1所述的宽波段的非制冷红外探测器，其特征在于:所述第二微桥结构包 括第二支撑层，所述第二支撑层上设有第二吸收层； 所述第Ξ微桥结构包括第Ξ支撑层，所述第Ξ支撑层上设有第Ξ吸收层。3. -种制备如权利要求1或2所述的宽波段的非制冷红外探测器的方法，其特征在于， 包括步骤： 1) 在已加工好的读出电路的半导体衬底上制作金属反射层，薄膜厚度0.05~0.40]im; 蚀刻反射层之后在反射层图形上沉积一层绝缘介质；然后进行牺牲层的制备;在牺牲层上 利用阳CVD沉积低应力Si3N褲膜作为支撑层，支撑层厚度0.10~0.30μπι; 2) 使用光刻和RIE蚀刻的方法蚀刻掉部分牺牲层W及底部的绝缘介质，露出下面的金 属电极，形成Via通孔，利用PVD沉积电极，厚度鈍0~150()Λ;利用光刻和蚀刻的方法，蚀刻 出电极图形，再利用PECVD沉积一层低应力Si3N4介质层，厚度200~2000乂； 3) 制备电极层和热敏层，所述热敏层材料使用VOX薄膜，采用离子束沉积或物理气相沉 积的方法生长，薄膜厚巧500~1000A; 4) 在蚀刻结束的结构上制备第二层结构的牺牲层，牺牲层厚度为0.5μπι~化m，利用 PECVD沉积低应力Si3N4薄膜作为支撑层，支撑层厚度0.10~0.30WI1; 5) 利用PECVD或PVD方法沉积一层吸收层薄膜，如Ti、TiN等金属或非金属，薄膜厚度为 5GG-^ 1 (KX) 乂;然后使用光刻蚀刻的方法图形化吸收层薄膜和Si3N4薄膜，形成第二层结构； 6) 完成第二层结构的制备后，制作第Ξ层结构的牺牲层，牺牲层厚度为0.5WI1~3μπι，利 用PECVD沉积低应力Si3N4薄膜作为支撑层，支撑层厚度0.10~0.30μπι，再利用PECVD或PVD方 法沉积一层吸收层薄膜，薄膜厚度为SOOMOOOA;然后光刻图形化吸收层薄膜和Si3N4薄 膜，形成第Ξ层结构； 8)牺牲层的释放，把完成吸收层和Si3N4薄膜蚀刻的器件放入去胶机或离子刻蚀机、等 离子灰化设备中，释放牺牲层，形成最终的微桥结构。4. 如权利要求3所述的制备宽波段的非制冷红外探测器的方法，其特征在于:所述步骤 1)中所述的绝缘介质采用Si3N4薄膜或者Si化薄膜，薄膜厚度0.02~0.30]im。5. 如权利要求3所述的宽波段的非制冷红外探测器的方法，其特征在于:所述步骤1)、 步骤4)或步骤6)中所述的牺牲层选用非晶碳、非晶娃、耐溫光刻胶。6. 如权利要求3所述的宽波段的非制冷红外探测器的方法，其特征在于，所述步骤3)制 备电极层和热敏层方法为:在支撑层Si3N4上利用PVD制备电极层和电极纯化层并通过光刻 图形化，再采用离子束沉积或物理气相沉积的方法在图形化的电极层保护层上生长热敏薄 膜层VOX薄膜和热敏层保护层并通过光刻图形化。7. 如权利要求6所述的宽波段的非制冷红外探测器的方法，其特征在于，所述步骤3)制 备电极层和热敏层具体方法为:利用PVD沉积电极;利用光刻和蚀刻的方法，蚀刻出电极图 形，利用阳CVD沉积一层低应力Si3N4介质层，厚度j 00~3000人，使用光刻蚀刻的方法在电极 纯化层上蚀刻掉部分保护层Si3N4,形成电极与热敏层的接触孔，电极厚度较薄，需要使用终 点监测Era进行蚀刻反应结束监控，W免将电极全部蚀刻干净;蚀刻完Contact孔后，立即沉 积热敏薄膜，热敏层材料使用VOX薄膜，采用离子束沉积或物理气相沉积的方法生长，薄膜 厚度500~ 1ΟΟΟΛ，完成热敏薄膜蚀刻后，利用PECVD的方法沉积低应力Si3N褲膜保护层，厚 度为2GG.、.,2(X)G太，然后光刻形成保护层图形，蚀刻各层Si3N4薄膜，为牺牲层的释放做准备。8. 如权利要求7所述的宽波段的非制冷红外探测器的方法，其特征在于:沉积vox的时 候先沉积一层V/V2O5/V薄膜，厚度为友做为过渡层。9. 如权利要求7所述的宽波段的非制冷红外探测器的方法，其特征在于:所述vox薄膜 的蚀刻可W使用离子束刻蚀或反应离子刻蚀的方法。10. 如权利要求3所述的宽波段的非制冷红外探测器的方法，其特征在于，所述步骤3) 制备电极层和热敏层具体方法为:先在支撑层Si3N4上采用离子束沉积或物理气相沉积的方 法生长热敏薄膜层VOX薄膜和VOX薄膜保护层并通过光刻图形化，再利用PVD在图形化的热 敏层保护层上制备电极层和电极纯化层并光刻图形化。
【文档编号】B81C1/00GK106082106SQ201610422054
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月13日 公开号201610422054.6, CN 106082106 A, CN 106082106A, CN 201610422054, CN-A-106082106, CN106082106 A, CN106082106A, CN201610422054, CN201610422054.6
【发明人】邱栋, 王鹏, 王宏臣, 陈文礼, 马宏
【申请人】烟台睿创微纳技术股份有限公司