[發(fā)明專利]雙層懸浮紅外熱電堆及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110662171.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN113394331A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪藻;李偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海迷思科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L35/32
• 分類號(hào): H01L35/32;H01L35/34;G01J5/12
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 盧炳瓊

1.一種雙層懸浮紅外熱電堆，其特征在于，所述雙層懸浮紅外熱電堆包括：

襯底；

第一層懸浮結(jié)構(gòu)，所述第一層懸浮結(jié)構(gòu)位于所述襯底上，包括支撐介質(zhì)層，以及位于所述支撐介質(zhì)層上的熱偶材料層、電絕緣層及金屬互聯(lián)層；

隔熱空腔，所述隔熱空腔位于所述第一層懸浮結(jié)構(gòu)下方；

刻蝕窗口，所述刻蝕窗口貫穿所述電絕緣層及支撐介質(zhì)層，并與所述隔熱空腔相連通；

第二層懸浮結(jié)構(gòu)，所述第二層懸浮結(jié)構(gòu)位于所述第一層懸浮結(jié)構(gòu)上，包括紅外吸收層及導(dǎo)熱反射層，其中，所述紅外吸收層包括與所述電絕緣層相接觸的紅外吸收層接觸部及覆蓋所述導(dǎo)熱反射層的紅外吸收層吸收部，且所述導(dǎo)熱反射層與所述第一層懸浮結(jié)構(gòu)之間具有間隔間隙。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層懸浮紅外熱電堆，其特征在于：所述導(dǎo)熱反射層為單金屬層或金屬疊層。

3.一種雙層懸浮紅外熱電堆的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供襯底；

于所述襯底上形成熱電偶復(fù)合層，所述熱電偶復(fù)合層包括覆蓋所述襯底的支撐介質(zhì)層，以及位于所述支撐介質(zhì)層上的熱偶材料層、電絕緣層及金屬互聯(lián)層；

圖形化所述熱電偶復(fù)合層，形成顯露所述襯底的刻蝕窗口；

形成覆蓋所述熱電偶復(fù)合層及刻蝕窗口的犧牲層；

形成覆蓋所述犧牲層的導(dǎo)熱反射層；

圖形化所述犧牲層及導(dǎo)熱反射層，于熱電偶的熱結(jié)端形成顯露所述電絕緣層的溝槽；

形成紅外吸收層，所述紅外吸收層包括覆蓋所述溝槽且與所述電絕緣層相接觸的紅外吸收層接觸部及覆蓋所述導(dǎo)熱反射層的紅外吸收層吸收部；

采用濕法腐蝕，去除所述犧牲層形成間隔間隙，釋放帶有所述導(dǎo)熱反射層的紅外吸收層吸收部，形成第二層懸浮結(jié)構(gòu)，且自所述刻蝕窗口去除部分所述襯底形成隔熱空腔，釋放所述熱電偶復(fù)合層形成第一層懸浮結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層懸浮紅外熱電堆的制備方法，其特征在于：所述導(dǎo)熱反射層為單金屬層或金屬疊層，厚度范圍為20nm～1000nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層懸浮紅外熱電堆的制備方法，其特征在于：所述襯底為(100)單晶硅襯底，所述犧牲層為非晶硅犧牲層或多晶硅犧牲層中的一種或組合；于最后一道步驟中同時(shí)形成所述間隔間隙及隔熱空腔。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層懸浮紅外熱電堆的制備方法，其特征在于：還包括形成與所述襯底相接觸的預(yù)設(shè)犧牲層的步驟，且所述刻蝕窗口顯露所述預(yù)設(shè)犧牲層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙層懸浮紅外熱電堆的制備方法，其特征在于：形成的所述預(yù)設(shè)犧牲層包括氧化硅層或金屬層，厚度范圍為0.5μm～5μm，形成的所述犧牲層包括氧化硅層或金屬層，厚度范圍為0.5μm～5μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層懸浮紅外熱電堆的制備方法，其特征在于：于所述襯底上形成所述熱電偶復(fù)合層的步驟包括：

于所述襯底上形成覆蓋所述襯底的支撐介質(zhì)層；

于所述支撐介質(zhì)層上形成熱偶材料層；

于所述熱偶材料層上形成覆蓋所述熱偶材料層的電絕緣層；

圖形化所述電絕緣層形成顯露所述熱偶材料層的接觸孔；

于所述電絕緣層上形成圖形化的金屬互聯(lián)層，且所述金屬互聯(lián)層通過所述接觸孔與所述熱偶材料層相接觸。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層懸浮紅外熱電堆的制備方法，其特征在于：所述熱偶材料層為N型多晶硅層、P型多晶硅層或金屬層中的一種，或所述熱偶材料層為由N型多晶硅層、熱偶間絕緣層及P型多晶硅層構(gòu)成的疊層；所述金屬互聯(lián)層為單金屬層或金屬疊層。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層懸浮紅外熱電堆的制備方法，其特征在于：所述支撐介質(zhì)層為氮化硅層及氧化硅層中的一種或組合，厚度范圍為0.2μm～2μm；所述電絕緣層為氮化硅層及氧化硅層中的一種或組合，厚度范圍為0.05μm～1μm；形成的所述紅外吸收層為氮化硅層及氧化硅層中的一種或組合，厚度為0.5μm～4μm。