[實用新型]一種非制冷紅外探測器塔式橋墩

有效

• 申請號: 201320061460.6
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN203269550U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 甘先鋒;王宏臣;楊水長;孫瑞山
• 申請（專利權）人: 煙臺睿創微納技術有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;G01J5/22
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本實用新型涉及MEMS器件設計和制造領域，具體為一種非制冷紅外探測器塔式橋墩結構。?

背景技術

非制冷紅外探測器（Uncooled?Infrared?Detector）廣泛應用于軍事、汽車、安防、生物醫學、電力、航空、警用、森林防火和物聯網等領域。近年來，非致冷紅外探測器技術獲得了重要突破并實現商業量產化。它不僅解決了制冷紅外探測器要求低溫（-77K）冷卻的工作條件，還實現同讀出電路的大規模或超大規模集成。這種技術適合采用大規模集成電路制造技術批量生產，使紅外探測器成本低廉化，從而使紅外熱像儀的應用從傳統的軍用領域逐漸推廣到民用領域。它響應速率高，具有極低的噪聲水平，它工作時無需斬波器輔助，便于大規模生產。工作時，在熱敏電阻兩端施加固定的偏置電壓或電流源，入射紅外輻射引起的溫度變化使得熱敏材料電阻值發生變化，從而使電流、電壓發生改變，并由讀出電路（ROIC）讀出電信號的變化，并把電信號轉換為圖形信號進行成像。?

同時，非制冷紅外探測器的加工屬于微機電系統（MEMS：Micro-Electromechanical?Systems）領域，是一種基于微電子技術和微加工技術的一種高科技領域。MEMS技術可將機械構件、驅動部件、電控系統、數字處理系統等集成為一個整體的微型單元。MEMS器件具有微小、智能、可執行、可集成、工藝兼容性好、成本低等諸多優點。但是，在MEMS器件的制造工藝中，涉及到復雜的三維結構，需要使用犧牲層來制作微結構，如微型橋、懸臂梁、懸臂塊和質量塊等，在制作微結構中，一定包含固定支撐結構即錨點（Anchor，在本專利中，稱為橋墩）。?

非制冷紅外探測器實現了和讀出電路的集成，隨著技術路線的發展和技術革新，非制冷紅外探測器的像元（Pixel）大小從50μm－35μm－25μm－17μm－14μm及以下尺寸發展。但由于非制冷紅外探測器是屬于MEMS技術領域，有些特殊結構，如支撐結構的橋墩（Anchor），就不能按照像元尺寸等比例進行縮小。所以本發明方法，就是針對Bolometer關鍵的支撐結構橋墩（Anchor）進行優化和創新，可適用于像元（Pixel）尺寸為25μm，17μm，14μm及以下尺寸的結構和制造工藝之中，并降低工藝制造的難度，確保像元尺寸縮小時，橋墩結構縮小且仍保持原有的穩固性和可靠性，并改進和解決尺寸縮小所引入的新的問題。?

現有技術：在犧牲層（厚度為2.0～2.5μm）上蝕刻支撐孔，支撐孔為直孔（各向異性蝕刻）或一定傾斜度（如50～70°）的傾斜孔，然后可使用Lift-off工藝進行Ti、TiNi、NiCr等金屬填充，然后完成后面的支撐層、熱敏層、介質層、電極層和鈍化層等一系列工藝。在介質層工藝完成后，需要在支撐孔位置處光刻和蝕刻通孔（VIA），通孔必須制作在支撐孔（Post?Hole）底部的中間，不可蝕刻到橋墩（Anchor）的側壁。否則，橋墩側壁被蝕刻，破壞了橋墩的支撐作用，后面無法進行完整的電極布線，電極金屬薄膜在此位置處的臺階覆蓋差或根本無法進行覆蓋；由于要求通孔必須制作在支撐孔底部的中間，要求設計時保留一定的對位容差，如支撐孔（Post?Hole）底部比通孔直徑大1.0μm。如果通孔要求是2.0μm，支撐孔的高度為2.0μm，傾角為60°，考慮支撐孔內壁的介質厚度為0.3～0.5μm。那么，支撐孔上部橋墩寬度在6.0μm左右甚至更大。隨著像元尺寸的縮小，為了保持支撐結構的穩定性，可靠性，以及保持通孔的大小不變才能保證良好的電接觸。所以，橋墩（Anchor）大小不能按像元尺寸縮小的比例進行減少，這樣就必然占用像元的有效面積，導致器件的填充系數偏低，影響器件的性能。且傳統的方法，一般還需要在通孔（VIA）后進行鋁（Al）工藝填充或濺射厚的電極金屬，填充工藝復雜，厚金屬熱導大；另外，如果橋墩（Anchor）縮小，通孔的大小保持不變，那么對位容差就小，會增加通孔層的制造難度等。?

實用新型內容