[發(fā)明專利]一種紅外吸收薄膜結(jié)構(gòu)及制作方法及其電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910457839.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN110137275B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊杰;傅劍宇;高建峰;周娜;王桂磊;李永亮;楊濤;李俊峰;王文武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L31/0216
• 分類號(hào): H01L31/0216;H01L31/0236;H01L31/18
• 代理公司: 北京知迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11628
• 代理人: 王勝利

本發(fā)明提出了一種紅外吸收薄膜結(jié)構(gòu)及制作方法及其電子設(shè)備，包括：紅外吸收敏感材料；鈍化和紅外吸收層，形成在紅外吸收敏感材料上方；金屬層，形成在鈍化層和紅外吸收層上方，其中，金屬層表面為納米針狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在基于現(xiàn)有的微電子制造技術(shù)，基于特殊的薄膜生長(zhǎng)及刻蝕方法最終在常用的紅外吸收敏感材料表面形成納米結(jié)構(gòu)提高紅外吸收率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，涉及一種紅外吸收薄膜結(jié)構(gòu)及其制作方法及包括該結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。

背景技術(shù)

研究人員針對(duì)各種具有紅外光吸收能力的材料廣泛開展了研究工作，以期提高紅外器件的性能。黑硅、金黑等因呈現(xiàn)出特殊的尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)而被認(rèn)為是提高紅外器件性能的一種有效材料進(jìn)而受到關(guān)注。這其中，黑硅由于具有陷光效應(yīng)而被作為吸光材料廣泛研究與應(yīng)用，但受限于其與身俱來的硅基材料特性，黑硅僅在很窄的短波范圍內(nèi)具有高吸收能力，難以滿足物質(zhì)長(zhǎng)波段探測(cè)的需求。金黑納米結(jié)構(gòu)雖然可以在很寬的波段范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高吸收，但其制備工藝極其嚴(yán)苛復(fù)雜，需要依賴昂貴的設(shè)備，且所得的金黑結(jié)構(gòu)易碎、粘附力差，難以與常規(guī)微加工工藝兼容，繼而限制了其在紅外器件中的應(yīng)用。

綜上所述，為了提高紅外器件的性能以及拓寬其應(yīng)用范圍，目前急需一種具有寬光譜高吸收能力，且制備流程簡(jiǎn)單、不依賴于高端設(shè)備、工藝兼容性好的紅外光吸收結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的至少部分地在于提供一種半導(dǎo)體器件及其制作方法以及包括該半導(dǎo)體的電子設(shè)備以解決上述問題。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種紅外吸收薄膜結(jié)構(gòu)，包括：紅外吸收敏感材料；鈍化和紅外吸收層，形成在紅外吸收敏感材料上方；金屬層，形成在鈍化層和紅外吸收層上方，其中，金屬層表面為納米針狀結(jié)構(gòu)。

該紅外吸收薄膜結(jié)構(gòu)中的納米結(jié)構(gòu)可以增加表面對(duì)于光的限制作用，因?yàn)楣馊肷溥M(jìn)含納米結(jié)構(gòu)的表面會(huì)增加表面光的限制作用，光在表面經(jīng)納米結(jié)果多次反射和吸收，相對(duì)鏡面較高的全反射而已，增加了對(duì)光的限制。

進(jìn)一步地，所述紅外吸收敏感材料為氧化釩或非晶硅。

進(jìn)一步地，所述鈍化和紅外吸收層可以為一層結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述鈍化和紅外吸收層可以為二層結(jié)構(gòu)，具體為設(shè)置在所述紅外吸收敏感材料上方的紅外吸收層，以及設(shè)置在所述紅外吸收層上方鈍化層。

進(jìn)一步地，所述金屬層材料為Mo、W或Ti其中的一種或由它們組成的合金材料。

進(jìn)一步地，所述金屬層的厚度為1nm至1000nm。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種紅外吸收薄膜結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：提供紅外吸收敏感材料；在所述紅外吸收敏感材料上方形成鈍化和紅外吸收層；在所述鈍化和紅外吸收層上方形成金屬層；等離子體刻蝕所述金屬層表面，使所述金屬層表面產(chǎn)生和局部微觀損傷；使用溶液處理所述金屬層表面，使所述金屬層表面形成納米針狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，使用常溫磁控濺射或ALD方法形成所述金屬層。

進(jìn)一步地，所述金屬層的厚度在1nm至1000nm范圍內(nèi)。

進(jìn)一步地，使用含高O₂/F比的氣體進(jìn)行等離子刻蝕所述金屬層。

進(jìn)一步地，所述高O₂/F比的氣體為O₂/SF₆，其中，SF₆占總氣體流量比的3%至50%。

進(jìn)一步地，所述溶液包括由稀釋的硫酸、雙氧水、氫氟酸三種溶液混合形成的混合溶液。

進(jìn)一步地，所述混合溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%至10%。

進(jìn)一步地，所述混合溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，其中，所述硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，所述雙氧水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，所述氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。