[發明專利]一種MEMS熱電堆紅外探測器及其制作方法

有效

• 申請號: 202110380036.7
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112802956B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 山東新港電子科技有限公司
• 主分類號: H01L35/28
• 分類號: H01L35/28;B81B7/00;B81B7/02;G01J5/12;H01L35/34
• 代理公司: 濰坊中潤泰專利代理事務所(普通合伙) 37266
• 代理人: 田友亮

1.一種MEMS熱電堆紅外探測器，其特征在于：包括：

襯底（10），設有隔熱腔體（11）；

支撐層（20），形成于襯底（10）的上表面；

熱電堆單元，形成于支撐層（20）上，且局部位于隔熱腔體（11）的上方，從下至上依次包括第一熱偶層（30）、第一絕緣層（40）和第二熱偶層（50），且第一熱偶層（30）、第二熱偶層（50）通過第一絕緣層（40）中的第一接觸孔（41）連接，以形成熱電堆；

第二絕緣層（60），覆蓋第二熱偶層（50）；

電磁屏蔽層（70），形成于第二絕緣層（60）的上表面；

紅外吸收層（80），覆蓋于電磁屏蔽層（70）遠離第二絕緣層（60）的上表面；

第二接觸孔（81），對紅外吸收層（80）和第二絕緣層（60）局部刻蝕形成多個第二接觸孔（81），不同第二接觸孔（81）分別暴露部分第二熱偶層（50）及電磁屏蔽層（70）；

所述電磁屏蔽層（70）通過第二接觸孔（81）接地。

2.根據權利要求1所述的一種MEMS熱電堆紅外探測器，其特征在于：所述第一熱偶層（30）的材料為P型多晶硅、N型多晶硅、金屬的一種，所述第二熱偶層（50）的材料為P型多晶硅、N型多晶硅、金屬的一種，所述第一熱偶層（30）與所述第二熱偶層（50）的材料不同。

3.根據權利要求1所述的一種MEMS熱電堆紅外探測器，其特征在于：所述隔熱腔體（11）由襯底（10）的上表面向內凹入或從下表面向內貫穿襯底（10）形成。

4.根據權利要求1所述的一種MEMS熱電堆紅外探測器，其特征在于：所述襯底（10）為半導體襯底，所述半導體襯底為硅襯底、鍺襯底、SOI襯底、GeOI襯底中的一種；所述支撐層（20）、所述第一絕緣層（40）和所述第二絕緣層（60）的材料為氧化硅、氮化硅中的一種或兩種組合；所述電磁屏蔽層（70）的材料為鈦、鋁、氮化鈦、碳化鈦、碳氮化鈦中的一種；所述紅外吸收層（80）的材料為氮化硅或氮化硅與氧化硅的組合。

5.根據權利要求1所述的一種MEMS熱電堆紅外探測器，其特征在于：所述第一接觸孔（41）或所述第二接觸孔（81）的形狀為圓形、矩形及十字花形中的一種。

6.根據權利要求1至5中任一所述的一種MEMS熱電堆紅外探測器的制作方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1、提供一襯底（10），于襯底（10）上形成支撐層（20）；

S2、于支撐層（20）上形成第一熱偶層（30）；

S3、形成第一絕緣層（40），第一絕緣層（40）至少覆蓋第一熱偶層（30），且局部刻蝕出第一接觸孔（41）；

S4、于第一絕緣層（40）上形成第二熱偶層（50），部分第二熱偶層（50）通過第一接觸孔（41）與第一熱偶層（30）連接，以形成熱電堆，所述熱電堆局部位于隔熱腔體（11）的上方；

S5、形成第二絕緣層（60），至少覆蓋第二熱偶層（50）；

S6、于第二絕緣層（60）上形成電磁屏蔽層（70）；

S7、形成紅外吸收層（80），紅外吸收層（80）至少覆蓋電磁屏蔽層（70），并對紅外吸收層（80）及第二絕緣層（60）進行局部刻蝕形成第二接觸孔（81），第二接觸孔（81）用以暴露部分第二熱偶層（50）及部分電磁屏蔽層（70）；

S8、于襯底（10）上方材料中形成通孔，并通過通孔對襯底（10）進行釋放以形成隔熱腔體（11），或于襯底（10）的下表面形成腐蝕窗口，并通過腐蝕窗口對襯底（10）進行釋放，形成隔熱腔體，隔熱腔體貫穿襯底且停止于第一絕緣層的下表面。

7.根據權利要求6所述的一種MEMS熱電堆紅外探測器的制作方法，其特征在于：第一熱偶層（30）的材料為P型多晶硅、N型多晶硅、金屬中的一種，其中，P型多晶硅或N型多晶硅通過低壓力化學氣相沉積、離子注入、退火、刻蝕等工藝的組合形成；金屬通過剝離工藝形成，或通過先濺射或蒸鍍后刻蝕的方法形成；第二熱偶層（50）的材料為P型多晶硅、N型多晶硅、金屬中的一種，所述第一熱偶層（30）與所述第二熱偶層（50）的材料不同。