[發明專利]非制冷紅外焦平面探測器光學窗口的濕法腐蝕方法

在審

• 申請號: 201910600516.2
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110429158A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 郭杰;吳鵬;袁俊;李志華;黎秉哲;宋欣波;楊善亮;李應剛
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0232;G01J5/08
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 高麗

本發明公開了一種非制冷紅外焦平面探測器光學窗口的濕法腐蝕方法，包括：以等離子體化學氣相沉積法在硅片襯底兩面生長二氧化硅介質層；采用直流磁控濺射方法在介質層上依次沉積鉻、金形成金屬層；通過光刻法在襯底第一底面金屬層上形成一次圖形的光刻膠層；采用離子束刻蝕方法刻蝕光刻膠掩膜之外襯底第一底面的金屬層；腐蝕光刻膠掩膜之外襯底第一底面的二氧化硅層;去除光刻膠層；以剩余的介質層和金屬層作為掩膜保護層，腐蝕硅片形成腐蝕深度大于100μm的光學窗口腔體；以及去除掩膜保護層，得到圖形化的光學窗口。本發明通過以介質層和金屬層為掩膜保護層，在不增加成本、不改變濕法腐蝕液的前提下，達到了選擇性濕法腐蝕光學窗口的目的。

技術領域

本發明涉及一種紅外探測器封裝和微電子加工領域，尤其涉及非制冷紅外焦平面探測器晶圓級封裝工藝中采用二氧化硅介質層和鉻金金屬層為掩膜保護層濕法腐蝕光學窗口的方法。

背景技術

紅外探測器是熱成像系統的核心部件，它是檢測、識別和分析物體紅外信息的關鍵。在軍事、工業、運輸、安全監控、氣象和其他行業中具有廣泛的應用。目前市場上的主流紅外探測器主要是采用金屬封裝和陶瓷封裝。但是，紅外傳感器對封裝的要求較高，一方面對真空有很高的要求，通常情況下真空度不能高于5pa，另一方面對紅外線的透過率要求較高。這兩個方面的要求導致現有的采用金屬封裝和陶瓷封裝的紅外探測器性能不穩定，而且整體的質量重、體積大、成本高，不利于產品的市場應用和推廣，難以滿足要求。

目前瑞典皇家科學院KTH以及與之與合作的SensoNor公司、法國的CEA-LETI研究中心與ULIS公司、美國的Ray theon .Honeywell、DRS、加拿大的INO TECHNOLOGIES、日本三菱，以及韓國的KoreaNational NanoFab Center等世界主要的非制冷紅外焦平面陣列產品的制造商都已經或正在采用晶圓級芯片真空封裝，并有采用該技術的產品問世。國內也有少量單位有相關的報道，但是由于晶圓級封裝解決方案、鍵合技術、真空度測量等方面的技術差距，尤其是光學窗口制作，國內的研究水平目前還處于預研階段，與國際主流公司的大批量生產水平有很大的差距。

為了快速縮小和國外發達國家的差距，提高國產非制冷焦平面探測器的水平和大幅度降低生產成本，拓展非制冷焦平面探測器的應用領域，開展非制冷焦平面晶圓級封裝迫在眉睫。整個晶圓級封裝的研發主要圍繞光學窗口腐蝕開展工作。

目前，光學窗口的腐蝕通常采用無選擇性的大面積濕法腐蝕，這種方法很難滿足非制冷紅外焦平面探測器晶圓級封裝的要求。此外，光刻膠作為掩膜的濕法腐蝕中，有機的光刻膠會被腐蝕液氧化脫膜最終起不到掩膜的效果。

發明內容

為克服現有的光學窗口濕法腐蝕存在的缺陷，本發明的主要目的在于提供一種新的光學窗口的腐蝕方法，使其能夠通過二氧化硅介質層和鉻金金屬層的圖形掩膜層，在不改變濕法腐蝕液的前提下，獲得快速深度腐蝕硅片，從而得到滿足要求的光學窗口。

本發明的目的及解決的技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種非制冷紅外焦平面探測器光學窗口的濕法腐蝕方法，包括以下步驟：

（1）以硅片襯底為光學窗口，在襯底第一底面和第二底面依次生長二氧化硅介質層和金屬層；

（2）通過光刻法在位于第一底面上的金屬層上形成一次圖形的光刻膠層，以該光刻膠層作為掩膜；

（3）刻蝕光刻膠層掩膜之外的第一底面上的金屬層；

（4）腐蝕光刻膠層掩膜之外的第一底面上的介質層；

（5）去除光刻膠層；

（6）濕法腐蝕硅片襯底形成腐蝕深度大于100μm的光學窗口腔體；

（7）依次去除保留的金屬層和介質層，得到圖形化的光學窗口。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。