[發明專利]硅杯凹槽結構熱釋電厚膜探測器的制備方法

無效

• 申請號: 201210290319.3
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN102820421A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 吳傳貴;陳沖;彭強祥;曹家強;羅文博;帥垚;張萬里;王小川
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L37/02
• 分類號: H01L37/02;G01J5/10
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所 51215
• 代理人: 劉勛

1.硅杯凹槽結構熱釋電厚膜探測器，包括上表面設有凹槽的硅襯底[201]、底電極[203]和上電極[205]，凹槽內填充有熱釋電厚膜材料[204]，底電極[203]通過凹槽側壁引出，其特征在于，所述硅襯底[201]上表面與設置有底電極[203]的凹槽側壁的夾角為鈍角。

2.硅杯凹槽結構熱釋電厚膜探測器的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

1）清洗硅襯底[201]；

2）沉積二氧化硅薄膜[202]；

3）在襯底基片上制作帶斜面的硅杯凹槽；

4）再次清洗并沉積二氧化硅薄膜，在凹槽表面形成阻擋層；

5）清洗基片，吹干，光刻底電極圖形，然后在凹槽旁邊和凹槽壁上制備底電極[203]；

6）在凹槽內，底電極[203]上方沉積熱釋電厚膜材料[204]，烘干，等靜壓，燒結為陶瓷；

7）光刻上電極圖形，磁控濺射制備上電極[205]。

3.如權利要求2所述的硅杯凹槽結構熱釋電厚膜探測器的制備方法，其特征在于，還包括步驟8）：背面掏空硅襯底[201]，形成懸空熱絕緣結構。

4.如權利要求2所述的硅杯凹槽結構熱釋電厚膜探測器的制備方法，其特征在于，所述步驟3）中，采用各向異性的腐蝕液腐蝕出凹槽，或者采用干法刻蝕出硅杯凹槽，凹槽的深度為5-50μm。

5.如權利要求2所述的硅杯凹槽結構熱釋電厚膜探測器的制備方法，其特征在于，步驟5）中，底電極[203]的材料為鉑，或金，或錳酸鍶鑭，或釔鋇銅氧；底電極[203]的制備方法為濺射或PLD；底電極[203]的厚度為10nm-1μm。

6.如權利要求2所述的硅杯凹槽結構熱釋電厚膜探測器的制備方法，其特征在于，步驟6）中，燒結溫度為650-1000℃，保溫時間0.5-3h。

7.如權利要求2所述的硅杯凹槽結構熱釋電厚膜探測器的制備方法，其特征在于，步驟7）中，上電極[205]的厚度為10nm-1μm。

8.如權利要求3所述的硅杯凹槽結構熱釋電厚膜探測器的制備方法，其特征在于，各步驟依次為：

1）對厚度300μm(100)晶向的硅襯底[201]進行常規的集成電路工藝清洗；

2）放入1100℃的三管擴散爐中熱氧化沉積一層二氧化硅薄膜[202]，厚度0.5μm；

3）在硅片的一面利用光刻工藝開出1×1mm²的腐蝕窗口，以49%的HF溶液：NH₄F：去離子水=3ml：6g：10ml的比例配制出BOE溶液，將做好光刻膠掩膜的Si片置入BOE溶液中浸泡15分鐘，得到以SiO₂為掩膜的腐蝕窗口；配置25wt.%的TMAH溶液對基片進行各向異性腐蝕，按3g/100ml的比例加入(NH₄)S₂O₈，溶液溫度為78℃，腐蝕時間1.5h，形成深度為30μm硅杯凹槽；

4）重復步驟1)和步驟2）的清洗和高溫熱氧化工藝，沉積厚度1μm的二氧化硅薄膜阻擋層；

5）依次放入丙酮和酒精中超聲振蕩清洗，各振蕩清洗5min，然后用氮氣吹干，通過光刻工藝制作出探測器的底電極對應的圖形，然后通過直流磁控濺射沉積底電極[203]，電極厚度為130nm；

6）在硅杯凹槽內和底電極上方用電泳沉積的方法沉積PZT熱釋電厚膜材料[204]，沉積的厚膜靜置流平后，放入管式爐中烘干，然后等靜壓，最后在管式爐中高溫燒結成陶瓷，燒結溫度750℃，保溫時間1h；

7）采用光刻工藝和直流磁控濺射工藝制備上電極[205]，電極厚度為130nm；

8）用氫氧化鉀溶液和反應離子刻蝕背面掏空硅襯底[201]，形成懸空熱絕緣結構，腐蝕和刻蝕深度為200-500μm。