[發明專利]高吸收熱電堆及其制作方法

在審

• 申請號: 202010874367.1
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111969098A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 周娜;毛海央;李俊杰;高建峰;楊濤;李俊峰;王文武;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;B82Y40/00;G01J5/12;H01L35/02;H01L35/34
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

一種高吸收熱電堆及其制作方法，所述熱電堆包括紅外吸收層；其中，所述紅外吸收層包括旋涂碳材質。本發明首次將旋涂碳材質應用到熱電堆作為紅外吸收層材料，利用該旋涂碳材質增強紅外吸收層的吸光效果，提高熱電堆的紅外吸收性能。

技術領域

本發明涉及紅外探測器技術領域，尤其涉及一種高吸收熱電堆及其制作方法。

背景技術

目前紅外探測器廣泛應用于民用和軍用領域，而熱電堆紅外探測器是眾多類型紅外探測器中最早發展的一種。由于其具有可以常溫下工作、響應波段寬、制作成本低廉等優勢，因此發展極為迅速，應用非常廣泛。在熱電堆紅外探測器的工藝制備中，將其制造工藝與集成電路工藝相兼容是使其形成大規模探測陣列，提高探測響應率，并降低工藝制作成本的主要辦法。

熱電堆的制作工藝中，其吸收層的設計很關鍵，主要體現在結構設計和材料選擇兩方面。一方面需要對紅外輻射具有較大的吸收率，另一方面是其制作工藝需要與CMOS(complementary metal oxide semiconductor，互補金屬氧化物半導體)工藝相兼容。目前研究較多的紅外吸收層材料主要有“黑色”物質(金黑、銀黑等)、硅化物(SiN、SiC等)等，它們具有以下特征：金屬黑對紅外輻射的吸收率很高，但是他們的制作工藝復雜且與CMOS不兼容；硅基復合膜(SiN、SiC等)在較長波長范圍內對光具有一定的吸收，但是吸光效率低于金屬黑。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提出一種高吸收熱電堆及其制作方法，以期至少部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一。

為實現上述目的，本發明的技術方案包括：

作為本發明的一個方面，提供一種熱電堆，所述熱電堆包括紅外吸收層；

其中，所述紅外吸收層包括旋涂碳材質。

作為本發明的另一個方面，還提供一種熱電堆的制作方法，包括：采用旋涂方法形成包括旋涂碳材質的紅外吸收層。

基于上述技術方案，本發明相較于現有技術至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

(1)本發明首次將旋涂碳材質應用到熱電堆的紅外吸收層，利用該旋涂碳材質增強紅外吸收層的吸光效果，提高熱電堆的紅外吸收性能；

(2)本發明將與CMOS兼容的材料(作為中紅外吸收層)和旋涂碳(SOC，作為抗反射層和近紅外吸收層)結合形成復合疊層吸光結構，來實現對于不同波段的光有補充吸收的作用；

(3)本發明通過光刻和刻蝕技術，形成SOC的納米柱、納米線或者納米椎結構，通過增強SOC的比表面積增強紅外吸收層的限光效應，從而提高光吸收，制作出高紅外吸收的熱電堆器件；

(4)本發明提出的制作高吸收復合結構熱電堆的方法工藝簡單，與CMOS工藝相兼容且能提高器件紅外吸光性。

附圖說明

圖1為本發明實施例1步驟1形成結構示意圖；

圖2為本發明實施例1步驟2形成結構示意圖；

圖3為本發明實施例1步驟3形成結構示意圖；

圖4為本發明實施例1熱電堆結構示意圖；

圖5為本發明實施例2步驟3形成結構示意圖；

圖6為本發明實施例2熱電堆結構示意圖。

以上附圖中，附圖標記含義如下：

1、襯底；11、背腔；2、支撐層；3、多晶硅熱偶；4、金屬電極；5、氮化硅層；6、旋涂碳層；7、納米柱；8、納米椎。

具體實施方式