[發明專利]復合薄膜作為紅外吸收層的熱電堆紅外氣體探測器及其加工方法

有效

• 申請號: 201310630488.1
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103698020B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 譚秋林;陳媛婧;熊繼軍;薛晨陽;張文棟;劉俊;毛海央;明安杰;歐文;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01J5/12
• 分類號: G01J5/12;G01N21/3504;H01L35/32;H01L35/34
• 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

1.一種復合薄膜作為紅外吸收層的熱電堆紅外氣體探測器，包括SOI襯底（1）、熱偶條（4）、SiO₂介質層（3）、金屬連接和焊盤（7）、SiO₂隔離層（6）以及吸收層，其特征在于N/P多晶硅熱偶條的冷端支撐于SOI襯底（1），吸收層懸浮設置于探測器的頂部，

SOI襯底（1）上設置對稱的雙隔離槽（2），兩個隔離槽（2）上方分別對應設置有沿探測器的對稱軸（y）排布的懸浮設置的熱偶條（4），熱偶條（4）的冷端設置于探測器的對稱軸（y）之上并由SOI襯底（1）支撐，熱偶條（4）與SOI襯底（1）之間為SiO₂介質層（3），熱偶條（4）上部為SiO₂隔離層（6），SiO₂介質層（3）與SiO₂隔離層（6）厚度相等，兩排熱偶條的熱端上方分別對應刻蝕聚酰亞胺犧牲層形成的熱接觸槽，SiO₂隔離層（6）之上為聚酰亞胺犧牲層釋放后的空腔和熱接觸槽，空腔之上為整體覆蓋于探測器頂部的懸浮的吸收層，吸收層僅通過熱接觸槽與熱偶條的熱端連接。

2.根據權利要求1所述的復合薄膜作為紅外吸收層的熱電堆紅外氣體探測器，其特征在于所述的SiO₂隔離層為分三次淀積的三層結構，自下而上包括下部和中部的隔離層以及上部的鈍化層。

3.根據權利要求1或2所述的復合薄膜作為紅外吸收層的熱電堆紅外氣體探測器，其特征在于吸收層為包括自下而上分三次淀積的SiO₂、SiN_X以及SiO₂層。

4.一種如權利要求3所述的復合薄膜作為紅外吸收層的熱電堆紅外氣體探測器加工方法，其特征在于具體步驟如下：

（a）在SOI沉底上光刻腐蝕孔形成長方形深槽，隔離槽中填充LP TEOS；

（b）SiO₂介質層的生長,在步驟(a)中處理過的襯底上低壓化學氣相淀積SiO₂作為介質支撐膜；

（c） 熱偶條的形成,在步驟2形成的介質膜上LPCVD生長一層多晶硅，光刻離子注入P元素后再在另一區域光刻離子注入B元素，然后光刻形成N/P型熱偶條的形狀；

（d）在步驟（c）完成之后，采用PECVD的方法淀一層SiO₂作為隔離層，光刻露出焊盤和吸收區的位置；

（e）在步驟（d）形成熱電堆結構后淀積一層Al，光刻形成金屬連接和焊盤；

（f）在步驟（e）完成之后，采用PECVD的方法淀積一層SiO₂作為隔離層，光刻露出焊盤和吸收區的位置；

（g）在完成（f）步驟后，光刻干法釋放的開孔，在熱電偶和吸收區之間，熱電偶和焊盤之間開孔,然后進行一次光刻，對吸收區、金屬連接及焊盤進行保護，同時底層介質層和頂層隔離層以及反射層對熱偶條部分進行保護；

（h）在完成（g）步驟后，對聚酰亞胺進行旋涂、固化、膠聯化等一系列步驟，光刻形成倒梯形熱端接觸槽,

（i）在完成（h）步驟后，采用PECVD分三次淀積SiO₂-SiN_X-SiO₂復合膜，然后光刻出吸收區形狀，該層復合膜整體置于熱電堆上方；

（j）在完成（i）步驟后，采用氧等離子體去膠的方法對聚酰亞胺進行去除,

（k）在完成（j）步驟后，采用XeF₂氣體對預埋犧牲層多晶硅/非晶硅進行釋放，形成懸浮的熱電堆結構。