铝或者金，当然，也可以是其他合适的金属材料，在此不限。所述可见光反射层31的厚度需要远小于所述双材料梁的金属层41的厚度，可见光反射层31的厚度一般小于50nm。
[0099](5)采用光刻并图形化所述介质薄膜8，使锚区5中形成锚51、牺牲层21的表面形成隔热梁6、双材料梁的金属层41和牺牲层21之间形成双材料梁的介质层42、可见光反射层31表面形成红外吸收层32，如图5g所示，所述隔热梁6形成于双材料梁4的两侧，所述隔热梁6、双材料梁4、可见光反射层31和红外吸收层32作为一个整体定义为像素结构阵列的悬浮结构。
[0100]需要说明的是，所述可见光反射层31和红外吸收层32构成探测器阵列的可动微镜3。本实施例中双材料梁4中的金属层41和介质层42的位置与实施例一中双材料梁中的金属层41和介质层42的位置刚好相反。图形化之后形成像素结构阵列，所述像素阵列结构包括悬浮结构和锚51，而悬浮结构进一步包括隔热梁6、双材料梁4和可动微镜3(可见光反射层31和红外吸收层32)。
[0101]形成像素结构阵列之后，去除牺牲层21的方法与实施例一相同，利用二氟化氙气体腐蚀所述牺牲层21，释放所述像素结构阵列，形成光学读出红外探测器阵列，如图5h所不O
[0102]需要说明的是，本实施例为了方便说明，制备锚5、双材料梁4中的介质层42、隔热梁6和可动微镜3中的红外吸收层32的材料采用的是相同的材料，但在其他实施例中，构成的锚51、双材料梁4中的介质层42、隔热梁6和可动微镜3中的红外吸收层32的材料也可以不同。
[0103]如图5i所示为利用本实施例制作的红外探测器阵列进行实际应用的示意图。可见光从可以通过玻璃衬底I 一侧直接入射至可见光反射层31上，而将可动微镜3中的红外吸收层32面向目标物体，目标物体发出的红外线则可直接入射到红外吸收层32上，提高了器件的红外辐射利用率。
[0104]通过本实施例中制作方法也成功制作如图6和图7所示的红外探测器阵列。
[0105]实施例三
[0106]本实施例与实施例一、实施例二的区别在于形成牺牲层的方式不同，本实施例形成牺牲层的方法如下:
[0107](I)如图9a所示，选择SOI衬底作为牺牲衬底，玻璃衬底I为双抛玻璃片，所述SOI衬底包括底层硅71、埋氧层72和顶层硅73。
[0108]具体地，所提供的SOI衬底的顶层硅73厚度为d，7 < d < 100 μm，将SOI硅片的顶层硅73表面和双抛玻璃片进行阳极键合，键合温度为200-450°C，键合电压600-1400V，如图9a所示。
[0109](2)采用化学腐蚀或刻蚀的方法去除所述SOI衬底中的底层硅71和埋氧层72，剩下的顶层硅73形成牺牲层21。
[0110]具体地，采用氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化钱(TMAH)先腐蚀去除底层娃71，随后采用氢氟酸缓冲液(BOE)或反应离子刻蚀(RIE)技术腐蚀并去除埋氧层72，从而获得如图9b所示的结构。形成牺牲层后接下来的其他步骤与实施例一或实施例二相同。
[0111]需要说明的是，在其他实施例中，根据工艺需要，所述牺牲衬底还可以是锗衬底、砷化镓衬底或钛衬底等。
[0112]综上所述，本发明提供一种基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，所述制作方法至少包括:1)提供一牺牲衬底，另提供一玻璃衬底，将所述牺牲衬底与所述玻璃衬底键合，减薄所述牺牲衬底形成牺牲层；2)在所述牺牲层上制作形成像素结构阵列，所述像素结构阵列包括制作于所述牺牲层表面的悬浮结构和制作于牺牲层中且与所述玻璃衬底直接接触的锚；3)腐蚀所述牺牲层，释放所述像素结构阵列，形成光学读出红外探测器阵列。本发明提供的制作方法能同时满足器件对机械强度、热串扰、像素的无损释放和红外辐射利用率等方面的要求，适用于工业化生产。
[0113]所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0114]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括: 1)提供一牺牲衬底和一玻璃衬底，将所述牺牲衬底与所述玻璃衬底键合，减薄所述牺牲衬底形成牺牲层； 2)在所述牺牲层上制作形成像素结构阵列，所述像素结构阵列包括制作于所述牺牲层表面的悬浮结构和制作于牺牲层中且与所述玻璃衬底直接接触的锚； 3)腐蚀所述牺牲层，释放所述像素结构阵列，形成光学读出红外探测器阵列。2.根据权利要求1所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述步骤I)中提供的牺牲衬底为硅衬底、SOI衬底、锗衬底、砷化镓衬底或钛衬底。3.根据权利要求2所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述步骤I)中提供的牺牲衬底为硅衬底，形成的牺牲层为硅牺牲层，步骤具体包括:将所述硅衬底与玻璃衬底进行阳极键合，键合温度为200?450°C，键合电压为600?1400V，键合之后采用化学机械抛光或者化学腐蚀的方法减薄所述硅衬底，并对减薄后的硅衬底表面进行抛光，获得表面平整的硅牺牲层。4.根据权利要求2所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述步骤I)中提供的牺牲衬底为SOI衬底，所述SOI衬底包括底层硅、埋氧层和顶层硅，形成牺牲层为硅牺牲层，步骤具体包括:将所述SOI衬底中的顶层硅与玻璃衬底进行阳极键合，键合温度为200?450°C，键合电压为600?1400V，键合之后采用化学腐蚀或刻蚀的方法去除所述SOI衬底中的底层硅和埋氧层，剩下的顶层硅形成硅牺牲层。5.根据权利要求1所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述牺牲层的厚度为d，7 < 100 μπι。6.根据权利要求1所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述步骤2)中形成像素结构阵列的具体过程为: 2-1Α)沉积金属薄膜，采用光刻图形化或剥离工艺在所述牺牲层表面分别形成双材料梁的金属层； 2-2Α)再一次沉积金属薄膜，采用剥离工艺在所述牺牲层表面形成可见光反射层，所述双材料梁的金属层位于所述可见光反射层的两侧； 2-3Α)采用深反应离子刻蚀技术刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层中形成暴露所述玻璃衬底表面的锚区； 2-4Α)沉积介质薄膜，光刻并图形化所述介质薄膜，使锚区中形成锚、牺牲层的表面形成隔热梁、双材料梁的金属层表面形成双材料梁的介质层、可见光反射层表面形成红外吸收层，所述隔热梁形成于双材料梁的两侧，所述隔热梁、双材料梁、可见光反射层和红外吸收层作为一个整体定义为像素结构阵列的悬浮结构。7.根据权利要求1所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述步骤2)中形成像素结构阵列的具体过程为: 2-1Β)沉积金属薄膜，采用光刻图形化或剥离工艺在所述牺牲层表面形成可见光反射层； 2-2Β)采用深反应离子刻蚀技术刻蚀所述牺牲层，在所述牺牲层中形成暴露所述玻璃衬底表面的锚区； 2-3B)沉积介质薄膜，使介质薄膜覆盖步骤2-2B)所获得的整个结构表面； 2-4B)沉积金属薄膜，采用光刻图形化或剥离工艺在所述可见光反射层两侧的介质薄膜表面形成双材料梁的金属层； 2-5B)采用光刻并图形化所述介质薄膜，使锚区中形成锚、牺牲层的表面形成隔热梁、双材料梁的金属层和牺牲层之间形成双材料梁的介质层、可见光反射层表面形成红外吸收层，所述隔热梁形成于双材料梁的两侧，所述隔热梁、双材料梁、可见光反射层和红外吸收层作为一个整体定义为像素结构阵列的悬浮结构。8.根据权利要求6或7所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述可见光反射层的厚度远小于所述双材料梁的金属层的厚度。9.根据权利要求8所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述可见光反射层的厚度小于50nm。10.根据权利要求6或7所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述介质薄膜为氮化硅薄膜、氧化硅薄膜或者碳化硅薄膜中的一种或多种的组合。11.根据权利要求6或7所述的基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，其特征在于:所述金属薄膜为铝或者金。
【专利摘要】本发明提供一种基于键合技术的光学读出红外探测器阵列的制作方法，所述制作方法至少包括：1)提供一牺牲衬底和一玻璃衬底，将所述牺牲衬底与所述玻璃衬底键合，减薄所述牺牲衬底形成牺牲层；2)在所述牺牲层上制作形成像素结构阵列，所述像素结构阵列包括制作于所述牺牲层表面的悬浮结构和制作于牺牲层中且与所述玻璃衬底直接接触的锚；3)腐蚀所述牺牲层，释放所述像素结构阵列，形成光学读出红外探测器阵列。本发明提供的制作方法能同时满足器件对机械强度、热串扰、像素的无损释放和红外辐射利用率等各方面的要求，适用于工业化生产。
【IPC分类】G01J5/02, B81C1/00
【公开号】CN104913852
【申请号】CN201510341296
【发明人】冯飞, 王跃林, 李昕欣
【申请人】中国科学院上海微系统与信息技术研究所
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月18日