[發明專利]一種非制冷雙色紅外探測器MEMS芯片及其制造方法

有效

• 申請號: 201710328749.2
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107117578B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 甘先鋒;楊水長;王宏臣;陳文禮
• 申請（專利權）人: 煙臺睿創微納技術股份有限公司
• 主分類號: G01J5/20
• 分類號: G01J5/20;B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 劉志毅

1.一種非制冷雙色紅外探測器MEMS芯片，其特征在于：包括帶有ASIC電路的襯底和具有微橋支撐結構的探測器，所述探測器與所述半導體襯底的ASIC電路電連接，所述探測器分為呈矩陣排列的四個區域，分別為第一區域、第二區域、第三區域和第四區域；

所述探測器包括所述襯底上的金屬反射層和絕緣介質層，所述金屬反射層包括若干個矩陣排列的金屬塊，第一、三區域絕緣介質層的厚度大于第二、四區域的絕緣介質層，所述第一、三區域絕緣介質層上設有若干個金屬電極，所述金屬電極通過貫穿所述第一、三區域絕緣介質層的連接金屬與所述金屬反射層連接；

所述第一、三區域的金屬電極和第二、四區域的金屬塊上依次設有支撐層、熱敏層、第一保護層，所述熱敏層的面積小于所述支撐層的面積，所述第一、三區域的熱敏層的方阻比第二、四區域的方阻值高200KΩ±20KΩ，所述第一保護層上開有若干個接觸孔，所述接觸孔的下端終止于所述熱敏層；

在所述第一保護層上還設有通孔，所述通孔穿過所述第一保護層和所述支撐層，終止于第二、四區域的金屬塊或第一三區域的金屬電極；

所述通孔和所述接觸孔內充滿電極金屬，所述電極金屬和第一保護層上設有第二保護層，所述熱敏層與所述電極金屬電連接。

2.根據權利要求1所述的一種非制冷雙色紅外探測器MEMS芯片，其特征在于，所述支撐層為氮化硅薄膜，所述熱敏層為氧化釩或氧化鈦，所述第一保護層和第二保護層均為氮化硅薄膜。

3.根據權利要求1所述的一種非制冷雙色紅外探測器MEMS芯片，其特征在于，所述絕緣介質層為二氧化硅，其厚度為

4.根據權利要求1所述的一種非制冷雙色紅外探測器MEMS芯片，其特征在于，所述連接金屬為鎢。

5.一種非制冷雙色紅外探測器MEMS芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.在包含ASIC電路的襯底上沉積一層金屬反射層，并對所述金屬反射層進行圖形化處理，圖形化處理之后的金屬反射層包括矩陣排列的金屬塊；

步驟2.在金屬反射層上沉積絕緣介質層，并對所述絕緣介質層進行化學機械拋光處理CMP處理；

步驟3.利用光刻和蝕刻的方法，在第一、三區域，對應陣列的探測器像元接口電極的對應位置上蝕刻連接孔，在所述連接孔內沉積連接金屬；

步驟4.在第一、三區域絕緣介質層上沉積金屬電極層，并對金屬電極層進行圖形化處理，圖形化處理之后的金屬電極層形成若干個矩陣排列的金屬電極，且金屬電極與所述連接金屬一一對應，所述金屬電極為探測器像元接口電極；

步驟5.光刻和蝕刻第二區域和第四區域的絕緣介質層，蝕刻終止金屬反射層的上端面；

步驟6.在圖形化后的金屬電極層和蝕刻之后的第二、四區域的絕緣介質層上噴涂第一犧牲層，第二、四區域的第一犧牲層的上表面與第一、三區域的經過CMP處理的絕緣介質層的上表面平齊；

步驟7.采用光刻和蝕刻的方法，將第一、三區域中的第一犧牲層等離子體灰化，去除第一、三區域中的第一犧牲層，之后進行CMP處理；

步驟8.在第一、三區域的絕緣介質層和第二、四區域的第一犧牲層上涂覆第二犧牲層；

步驟9.對第二犧牲層和第一犧牲層進行圖形化處理，圖形化之后在第一區域和第三區域上形成第一錨點孔，所述第一錨點孔終止于所述金屬電極，在第二區域和第四區域上形成第二錨點孔，所述第二錨點孔終止于所述金屬塊；

步驟10.在圖形化處理之后的第一犧牲層和第二犧牲層上沉積支撐層，所述支撐層為氮化硅薄膜；

步驟11.利用剝離工藝lift-off process，分別在第一、三區域和第二、四區域的支撐層上分別反應濺射熱敏層，且第一、三區域的熱敏層薄膜比第二、四區域的熱敏層薄膜的方阻值高200KΩ±20KΩ；

步驟12.在熱敏層和支撐層上沉積第一保護層；

步驟13.在第一錨點孔和第二錨點孔的底部，采用光刻和蝕刻的方法，蝕刻掉所述第一保護層和支撐層，分別終止于所述金屬電極和第二、四區域的金屬塊，形成通孔；

步驟14.在熱敏層上方的第一保護層上，采用光刻和蝕刻的方法，蝕刻掉第一，保護層，終止于所述熱敏層，形成接觸孔；

步驟15.在通孔和接觸孔內沉積電極金屬，所述電極金屬的方阻為5～50Ω；

步驟16.在電極金屬層上沉積第二保護層；

步驟17.利用光刻和蝕刻的方法，對各像元進行自對準工藝的隔離圖形化；

步驟18.結構釋放，對芯片進行劃片釋放，把第一犧牲層和第二犧牲層釋放干凈，形成諧振腔。