[發明專利]熱電堆紅外探測器制作過程釋放薄膜的工藝

在審

• 申請號: 202011052512.4
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112250034A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 汪民;許玉方;李朗;汪洋
• 申請（專利權）人: 廣州德芯半導體科技有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/02;G01J5/12
• 代理公司: 北京中普鴻儒知識產權代理有限公司 11822
• 代理人: 林桐苒

本發明公開了一種熱電堆紅外探測器制備過程釋放薄膜的工藝，在需要釋放的區域預先制作一層容易腐蝕的金屬層，依次生成氮化硅層、多晶硅層、電極及二氧化硅層，然后把易腐蝕的金屬層快速腐蝕掉，再用氣體腐蝕方法把下面Si層腐蝕一定深度形成懸浮窗空腔，如此可使熱電堆所在的薄膜層完全干凈釋放出來，做成一致性非常好熱電堆單元，成品率極大提高，而且工藝簡單、工作效率高。

技術領域

本發明涉及傳感器制備技術領域，特別是涉及一種熱電堆紅外探測器制作過程釋放薄膜的工藝。

背景技術

熱電堆紅外傳感器是一種非常優秀的紅外探測器，跟熱釋電紅外傳感器比，輸出信號干凈，配置電路方便，采用半導體MEMS工藝可以大規模制作，因為可以跟CMOS工藝一致，因此制作成本可以極大降低。其中，在熱電堆紅外傳感器MEMS工藝的制作中，涉及有氧化層制作工藝，光刻工藝，濺射金屬層工藝，離子注入工藝，腐蝕工藝等。但對于整個熱電堆的制作工藝來講，最后的懸浮窗的釋放剝離工藝是最關鍵的，釋放剝離的好壞決定了整個傳感器單元的性能指標和整體的成品率指標，特別是制作熱電堆陣列，影響會更加大。傳統技術中常使用濕法背腔腐蝕或干法正面開孔腐蝕。傳統有濕法背腔腐蝕（如圖1所示）：需要用KOH腐蝕液把懸浮窗薄膜下面的Si材料腐蝕掉，需要背面光刻技術，工藝比較復雜困難，效率低下，薄膜容易破裂，成品率低下。而干法正面開孔腐蝕（如圖2所示）：在懸浮窗上開腐蝕口，采用XeF2氣體腐蝕方法，在懸浮窗薄膜下面位置腐蝕掉一定厚度的Si，懸浮窗釋放剝離出來。存在的問題，剝離效率低，薄膜下面不完全剝離，影響熱電堆單元的一致性。

針對現有技術中存在的工藝復雜、效率低、薄膜容易破裂及薄膜不完全玻璃等問題，亟需提供一種簡單、高效且薄膜釋放效果好，針對熱電堆制備過程的技術顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術中的不足之處而提供一種簡單、高效且薄膜釋放效果好的熱電堆紅外探測器制備過程釋放薄膜的工藝。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

提供一種熱電堆紅外探測器制作過程釋放薄膜的工藝，其包括以下步驟：

（1）熱生成SiO₂薄膜：在拋光好的Si基底使用熱氧化法生成SiO₂薄膜；

（2）濺射金屬層：根據熱電堆懸浮窗的尺寸在相應的位置腐蝕去除相同尺寸的SiO₂制成空腔，在剩余未腐蝕的SiO₂薄膜上施加光刻膠保護，再在空腔內濺射0.5微米厚的易腐蝕的金屬層，清洗干凈；

（3）生成氮化硅層：用化學氣相沉淀法整體上生成0.5微米厚的氮化硅層；

（4）生成多晶硅層：用低壓力化學氣相沉積法在氮化硅層上生成0.8微米厚的多晶硅層，將材料B（硼元素）使用離子注入機注入到多晶硅層上；

（5）制備多晶硅條：在多晶硅層上施加光刻膠，再使用光刻機按照預設的排列方式將多晶硅層制成多晶硅條，多晶硅條即熱電偶條；

（6）生成SiO₂層：使用低壓氣相沉淀法在步驟（5）的半成品上生成0.5微米的SiO₂層作為絕緣層，并通過光刻工藝制造接觸窗口使接觸窗口內的多晶硅裸露；

（7）制備電極：在步驟（6）的半成品上濺射多晶硅上濺射一層金屬層，接觸窗口內裸露的多晶硅上表面與該金屬層接觸，使用光刻機將該金屬層光刻腐蝕保留接觸窗口上的金屬層，接觸窗口上的金屬層形成熱電偶條的電極；

（8）腐蝕金屬層：在易腐蝕的金屬層上方刻蝕貫穿SiO₂層、多晶硅和氮化硅層的腐蝕通道，將腐蝕液從該腐蝕通道進入并將易腐蝕的金屬層完全腐蝕，清理干凈；