[發明專利]基于黑硅吸收層及多層組合膜結構的紅外探測器敏感元件

無效

• 申請號: 201210317953.1
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102830086A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 譚秋林;熊繼軍;薛晨陽;梁庭;石云波;張斌珍;劉俊;張文棟;裴向東
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;H01L31/09;H01L31/18
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種基于黑硅吸收層及多層組合膜結構的紅外探測器敏感元件，其特征在于：由上至下包括紅外敏感吸收層（1）、熱隔離層（2）、上電極（3）、熱釋電薄膜組合層（4）、下電極（5）、高熱阻抗基底（6）；所述紅外敏感吸收層（1）為具有錐狀森林形貌結構的黑硅吸收層，所述熱釋電薄膜組合層（4）為若干層PT薄膜和PZT薄膜交替設置構成的PT/PZT/PT～PT/PZT/PT多層薄膜結構；

所述敏感元件的加工步驟如下：

1）、采用射頻磁控濺射加工工藝在SOI基底上依次沉積Si₃N₄薄膜_、SiO₂薄膜，形成Si₃N₄/SiO₂熱隔離層；其中，Si₃N₄薄膜厚150nm，SiO₂薄膜厚500nm；?

2）、采用蒸鍍加工工藝在Si₃N₄/SiO₂熱隔離層上依次沉積Ti層、Pt層，形成上電極；其中，Ti層厚80nm，Pt層厚150nm；

3）、采用溶膠-凝膠加工工藝在上電極上交替制備PT薄膜和PZT薄膜，形成PT/PZT/PT～PT/PZT/PT熱釋電薄膜組合層；所述熱釋電薄膜組合層厚小于等于1μm；?

4）、采用等離子腐蝕法光刻圖形化PT/PZT/PT～PT/PZT/PT熱釋電薄膜組合層；?

5）、采用蒸鍍工藝技術在PT/PZT/PT～PT/PZT/PT熱釋電薄膜組合層上依次沉積Pt層、Ti層，形成下電極，得到敏感元件半成品；其中，Ti層厚80nm，Pt層厚150nm；?

6）、翻轉敏感元件半成品，采取金屬鍵合技術，將敏感元件半成品的下電極與高熱阻抗基底進行鍵合；

7）、采用腐蝕技術，選取相應溶劑，依次腐蝕SOI基底上的硅襯底及二氧化硅，保留頂層硅；

8）、采用真空泵蒸技術和激光掃描轟擊技術，將頂層硅加工成錐狀森林形貌結構，形成紅外敏感吸收層，得到敏感元件成品。

2.根據權利要求1所述的基于黑硅吸收層及多層組合膜結構的紅外探測器敏感元件，其特征在于：所述熱釋電薄膜組合層（4）由兩個相同的熱釋電薄膜組合單元組成，兩個熱釋電薄膜組合單元的上電極共用、下電極分設，形成反極性串聯的雙元結構；兩熱釋電薄膜組合單元在以等離子腐蝕法光刻圖形化PT/PZT/PT～PT/PZT/PT熱釋電薄膜組合層時獲得；兩熱釋電薄膜組合單元的下電極采用蒸鍍工藝技術分別在兩熱釋電薄膜組合單元上依次沉積Pt層、Ti層得到。

3.根據權利要求1或2所述的基于熱釋電薄膜組合的紅外氣體探測器用敏感元件，其特征在于：在高熱阻抗基底上采用蒸鍍工藝技術加工與熱釋電薄膜組合層上下電極位置對應的引線電極（10）；采用金屬鍵合技術，將敏感元件半成品的下電極與高熱阻抗基底上的相應引線電極進行對接鍵合。