[發明專利]光學讀出熱-機械型紅外探測器結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201210002470.2
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN103199144A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 劉瑞文;焦斌斌;孔延梅;尚海平;李志剛;盧狄克;高超群;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 昆山光微電子有限公司
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/18;G01J5/00
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德

1.一種光學讀出熱-機械型紅外探測器結構，包括若干個呈陣列分布的像元單元(100)，其特征在于：所述每個像元單元包括：襯底(1)、支撐層(2)、紅外吸收層(3)、反光板(4)和雙材料懸臂梁(5)，所述支撐層位于所述襯底的上側面上，所述襯底的下側面中心呈半鏤空狀；所述紅外吸收層間隔位于所述支撐層的上側面上方，所述反光板位于所述紅外吸收層上側面上；所述雙材料懸臂梁為兩個，且平行間隔對稱設于所述支撐層上側面上；所述每個雙材料懸臂梁包括上下平行間隔設置的上橫梁(6)和下橫梁(7)，所述下橫梁由第一非金屬層(8)和第一金屬層(9)組成，所述第一金屬層位于第一非金屬層上側面上，且該下橫梁的第一非金屬層的下側面一端向下延伸與所述支撐層連接形成一體；所述上橫梁由第二非金屬層(11)和第二金屬層(10)組成，所述第二非金屬層位于所述第二金屬層上側面上，且該上橫梁的第二非金屬層的另一端沿其軸向和第二金屬層的另一端面向下分別延伸與所述第一非金屬層的另一端面連接形成一體；所述兩個雙材料懸臂梁的上橫梁的第二非金屬上的一端分別沿與支撐面平行的平面相向延伸與所述紅外吸收層連接形成一體。

2.根據權利要求1所述的光學讀出熱-機械型紅外探測器結構，其特征在于：所述支撐層、第一非金屬層、第二非金屬層和紅外吸收層分別為氧化硅層和氮化硅層之一。

3.根據權利要求1所述的光學讀出熱-機械型紅外探測器結構，其特征在于：所述第一金屬層、第二金屬層和反光層分別為鋁層和金層之一。

4.根據權利要求1所述的光學讀出熱-機械型紅外探測器結構，其特征在于：所述襯底的下側面半鏤空方向與所述雙材料懸臂梁的橫梁所在方向為垂直和平行之一。

5.一種如根據權利要求1至4中任一項所述的光學讀出熱-機械型紅外探測器結構的制造方法，其特征在于包括以下步驟：

①準備硅襯底(1)，并在該襯底的上下兩側面上生長一層薄膜，該襯底上側面上的薄膜形成所述支撐層(2)；

②在上述支撐層上生長第一層犧牲層(12)，并蝕刻出所需圖形，同時在第一層犧牲層的一端處蝕刻出第一連接孔，然后在該第一層犧牲層上和第一連接孔內生長第一層非金屬材料層，并進行蝕刻，去掉不需要部分，形成所述雙材料懸臂梁的第一非金屬層(8)，并且該第一非金屬層的一端與所述支撐層連接形成一體；

③在上述第一非金屬層上生長第一層金屬材料層，并進行蝕刻或剝離工藝去掉多余部分金屬，形成所述雙材料懸臂梁的第一金屬層(9)，該第一金屬層和第一非金屬層形成所述雙材料懸臂梁的下橫梁；

④在上述第一金屬層上生長第二層犧牲層(13)；

⑤在上述第二層犧牲層上生長第二層金屬材料層，并蝕刻形成所述雙材料懸臂梁的第二金屬層(10)，然后再次光刻、蝕刻，形成所需的與第一非金屬層相通的第二連接孔(14)；

⑥在上述第二金屬層上和第二連接孔內生產第二層非金屬材料層，并蝕刻形成所述雙材料懸臂梁的第二非金屬層(11)和所述紅外吸收層(3)；

⑦在上述紅外吸收層上生長第三層金屬材料層，并經光刻或剝離工藝，形成位于所述紅外吸收層上側面上的反光板(4)；

⑧在上述襯底的下側面上進行背面光刻、刻蝕出腐蝕窗口，進行體硅腐蝕，形成所述襯底的半鏤空狀；

⑨對上述第一犧牲層和第二犧牲層進行刻蝕，將其完全釋放，至此形成所述光學讀出熱-機械型紅外探測器結構。