本申請涉及紅外探測,尤其涉及一種紅外探測器的制備方法及紅外探測器。
背景技術:
1、非制冷紅外探測器的工作原理通常基于紅外輻射的吸收和熱效應。當探測器的表面吸收來自物體的紅外輻射時,會導致探測器材料溫度的變化。這個溫度變化被轉換為電信號,從而實現(xiàn)對紅外輻射的探測。
2、圖1示出了現(xiàn)有的非制冷紅外探測器的一般性地包括襯底1’、光學諧振腔2’、錨柱3’、支撐腿4’和熱敏電阻5’這些主要結構。如圖2所示,現(xiàn)有技術在制備非制冷紅外探測器時,步驟s201首先會在讀出電路晶圓1上依次沉積氧化層2和聚酰亞胺犧牲層3(需要對聚酰亞胺犧牲層3進行高溫固化),然后進行光刻和刻蝕制作con孔。步驟s202在s201的晶圓上依次沉積氮化硅層4、熱敏電阻材料層5和氮化硅層6,然后進行光刻和刻蝕制作vox圖形。步驟s203在s202的晶圓上沉積氮化硅層7,然后進行光刻和刻蝕制作va1接觸孔。步驟s204對s203的晶圓再次進行光刻和刻蝕制作va2接觸孔。步驟s205在s204的晶圓沉積電極金屬8,然后進行光刻和刻蝕制作me1圖形。步驟s206在s205的晶圓上沉積氮化硅層9,然后進行光刻和刻蝕制作brg支撐腿。
3、上述制備過程中,由于vox圖形是在con孔之后制作,因此con孔的側壁上容易有熱敏材料殘留,這種殘留增加了錨柱3’的熱傳導,導致探測器性能的降低。con孔側壁殘留的熱敏材料可以通過過刻蝕的方法去除,但過刻蝕會增加con孔側壁氮化硅破損的概率,導致器件失效,并且增加的去除步驟會增加制備流程,降低生產(chǎn)效率。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的一個目的是提供一種簡單、生產(chǎn)效率高且能夠得到更好的產(chǎn)品品質的紅外探測器的制備方法。
2、本發(fā)明的另一個目的是提出一種犧牲層刻蝕技術,解決現(xiàn)有技術中需要硬掩??涛g和容易出現(xiàn)側向腐蝕的難題,保證第一沉孔的形貌滿足要求。
3、本發(fā)明的進一步的一個目的是保證產(chǎn)品的電學性能,并進一步提高生產(chǎn)效率。
4、本發(fā)明的實施例提供了一種紅外探測器的制備方法,包括:
5、在讀出電路晶圓表面依次沉積第一介質層、犧牲層、第二介質層、熱敏材料層和第三介質層;
6、刻蝕所述熱敏材料層和所述第三介質層,形成電阻部;
7、在所述第二介質層和所述犧牲層刻蝕第一沉孔;
8、沉積第四介質層;
9、在所述第一沉孔處刻蝕所述第四介質層和所述第一介質層,形成第一接觸孔,所述第一接觸孔露出所述讀出電路晶圓表面的底電極;
10、在所述電阻部處刻蝕所述第四介質層和所述第三介質層,形成第二接觸孔;
11、制備連接所述底電極和熱敏材料層的電極結構;
12、去除所述犧牲層,得到所述紅外探測器。
13、進一步地,所述第一接觸孔和所述第二接觸孔通過同一次刻蝕形成。
14、進一步地,在讀出電路晶圓表面依次沉積第一介質層、犧牲層、第二介質層、熱敏材料層和第三介質層的步驟之前還包括:
15、根據(jù)同步刻蝕要求設置設計所述第一介質層、所述第三介質層和所述第四介質層的厚度。
16、進一步地,在讀出電路晶圓表面依次沉積第一介質層、犧牲層、第二介質層、熱敏材料層和第三介質層的步驟之前還包括:
17、按照所述第一接觸孔和所述第二接觸孔的目標尺寸設計光罩;
18、調整所述光罩上的多組光刻參數(shù)并進行試驗,以得到滿足同步刻蝕要求的光刻參數(shù)。
19、進一步地,所述光刻參數(shù)包括焦深和能量矩陣。
20、進一步地,在所述第二介質層和所述犧牲層刻蝕第一沉孔的步驟包括:
21、以不同的氣體流量比分步刻蝕所述第二介質層和所述犧牲層,以避免第一沉孔的側向侵蝕。
22、進一步地,制備連接所述底電極和熱敏材料層的電極結構的步驟包括:
23、沉積導電材料層;
24、刻蝕兩個所述第一接觸孔之間的區(qū)域,以形成間隔區(qū);
25、沉積第五介質層。
26、進一步地,沉積第五介質層的步驟之后還包括:
27、按照預設圖形刻蝕所述第五介質層、所述導電材料層、所述第四介質層和所述第二介質層,以在刻蝕區(qū)域之間形成支撐腿。
28、特別地,本發(fā)明的一個實施例還提供了一種根據(jù)上述任一項的制備方法制備得到的紅外探測器。
29、根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了一種紅外探測器的制備方法,該方法先刻蝕出電阻部,再刻蝕第一沉孔,能夠避免現(xiàn)有技術中先刻蝕第一沉孔再刻蝕電阻部導致的熱敏材料在第一沉孔內的殘留,從根本上避免了錨柱處因熱敏材料的殘留導致的紅外探測器性能降低的問題。相較于現(xiàn)有技術通過清洗降低殘留的工藝方法,本實施例的制備方法簡單、高效且效果更加,有利于提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和品質。
30、進一步地,本發(fā)明在刻蝕第一沉孔時,對第二介質和犧牲層分步進行刻蝕,兩步刻蝕時采用不同的氣體流量比,從而保證第一沉孔不發(fā)生側向侵蝕,保證第一沉孔的形貌滿足要求。
31、根據(jù)本發(fā)明的第二方面,通過提前設計第一接觸孔和第二接觸孔所在材料層的厚度或第一接觸孔和第二接觸孔的光刻參數(shù),實現(xiàn)了第一接觸孔和第二接觸孔在一次刻蝕中同步形成。這種同步刻蝕形成第一接觸孔和第二接觸孔的工藝,能夠避免讀出電路晶圓處底電極的腐蝕,保證產(chǎn)品的電學性能,避免第一接觸孔內的膠殘留。另外,這種刻蝕工藝只需要一次刻蝕和一次清洗,能夠有效提高生產(chǎn)效率。
1.一種紅外探測器的制備方法,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權利要求1所述的紅外探測器的制備方法,其特征在于,所述第一接觸孔和所述第二接觸孔通過同一次刻蝕形成。
3.根據(jù)權利要求2所述的紅外探測器的制備方法,其特征在于,在讀出電路晶圓表面依次沉積第一介質層、犧牲層、第二介質層、熱敏材料層和第三介質層的步驟之前還包括:
4.根據(jù)權利要求2所述的紅外探測器的制備方法,其特征在于,在讀出電路晶圓表面依次沉積第一介質層、犧牲層、第二介質層、熱敏材料層和第三介質層的步驟之前還包括:
5.根據(jù)權利要求4所述的紅外探測器的制備方法,其特征在于,所述光刻參數(shù)包括焦深和能量矩陣。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的紅外探測器的制備方法,其特征在于,在所述第二介質層和所述犧牲層刻蝕第一沉孔的步驟包括:
7.根據(jù)權利要求1所述的紅外探測器的制備方法,其特征在于,制備連接所述底電極和熱敏材料層的電極結構的步驟包括:
8.根據(jù)權利要求7所述的紅外探測器的制備方法,其特征在于,沉積第五介質層的步驟之后還包括:
9.一種根據(jù)權利要求1-8中任一項的制備方法制備得到的紅外探測器。