專利名稱：微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體地說，涉及一種微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法。
背景技術(shù)：
微電子機(jī)械系統(tǒng)(MicroElectro Mechanical Systems, MEMS)技術(shù)具有微小、智能、可執(zhí)行、可集成、エ藝兼容性好、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，故其已廣泛應(yīng)用在包括紅外探測技術(shù)領(lǐng)域的諸多領(lǐng)域。紅外探測裝置是紅外探測技術(shù)領(lǐng)域中ー種具體的微電子機(jī)械系統(tǒng)MEMS產(chǎn)品，其利用敏感材料探測層如非晶硅或氧化釩吸收紅外線，從而引起其電阻的變 化，據(jù)此來實(shí)現(xiàn)熱成像功能。由于探測器的制造エ藝一般與CMOS半導(dǎo)體器件的制造エ藝的兼容性比較差，因此，很難實(shí)現(xiàn)探測器的大規(guī)模生產(chǎn)。但是，微電子機(jī)械系統(tǒng)MEMS產(chǎn)品的市場需求逐漸擴(kuò)大，CM0S-MEMS的概念逐漸被人提出，即CMOS制造エ藝與微電子機(jī)械系統(tǒng)MEMS產(chǎn)品制造エ藝集成。具體的，CM0S-MEMS是利用CMOS制造エ藝制作外圍讀取及信號(hào)處理電路，然后在CMOS電路上面制作傳感器及微電子機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。以紅外探測器上的微橋?yàn)槔鐖DI所示，為現(xiàn)有技術(shù)中微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器示意圖，該微橋結(jié)構(gòu)包括襯底101、金屬反射層112、引腳圖形122、支撐柱103、梁體104、微橋橋面105。為了增加散熱路徑的長度，以提高隔熱性能，降低散熱速率，現(xiàn)有技術(shù)中，通過需要設(shè)計(jì)較長的梁體104來實(shí)現(xiàn)，但是，梁體104太長意味著芯片所占面積的増大，從而導(dǎo)致紅外探測器的制造成本増加。因此，現(xiàn)有技術(shù)提出凹凸梁體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)梁長度的増加而不占用過多芯片面積。其具體是增加了一次光刻圖形化過程，在犧牲層上形成凹凸?fàn)钚蚊?，并在梁結(jié)構(gòu)成膜后形成凹凸?fàn)盍后w結(jié)構(gòu)。但是，由于增加了光刻圖形化工藝，使得微橋結(jié)構(gòu)的形成過程繁瑣，仍然導(dǎo)致了紅外探測器制造成本的増加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微橋結(jié)構(gòu)的制造方法及紅外探測器，用以簡化微橋結(jié)構(gòu)的形成過程，降低紅外探測器的制造成本。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法，該方法包括
在硅襯底上形成金屬功能層，所述金屬功能層至少包括用于形成凹凸?fàn)盍后w的凹凸?fàn)罴俳饘賵D形；
依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成部分呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘?、梁體和微橋橋面，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法，該方法包括
在硅襯底上形成金屬功能層，所述金屬功能層至少包括用于形成凹凸?fàn)盍后w的凹凸?fàn)罴俳饘賵D形和凹凸?fàn)罱饘俜瓷鋵樱?br> 依次在凹凸?fàn)钏黾俳饘賵D形和凹凸?fàn)钏鼋饘俜瓷鋵又闲纬沙拾纪範(fàn)畹臓奚鼘?、微橋橋面和梁體，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有的方案相比，在不增加工藝步驟和不增加面積的情況下，使用凹凸?fàn)畹募俳饘賵D形來實(shí)現(xiàn)凹凸?fàn)盍后w結(jié)構(gòu)，簡化了微橋結(jié)構(gòu)的形成過程，降低紅外探測器的制造成本。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器示意 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法流程示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例ニ微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法流程示意 圖4為某ー個(gè)梁體為凹凸?fàn)畹钠室? 圖5為微橋橋面部分的不意圖。
具體實(shí)施例方式以下將配合圖式及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，藉此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。本發(fā)明的下述實(shí)施例中，在不增加工藝步驟和不增加面積的情況下，使用凹凸?fàn)畹募俳饘賵D形來實(shí)現(xiàn)凹凸?fàn)盍后w結(jié)構(gòu)，簡化了微橋結(jié)構(gòu)的形成過程，降低紅外探測器的制造成本。圖2為本發(fā)明實(shí)施例一微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法流程示意圖。如圖2所示，該方法包括
步驟201、在硅襯底上形成金屬功能層，所述金屬功能層至少包括用于形成凹凸?fàn)盍后w的凹凸?fàn)罴俳饘賵D形；
本實(shí)施例中，該凹凸?fàn)罴俳饘賵D形不實(shí)現(xiàn)任何電連接，僅僅作為實(shí)現(xiàn)凹凸?fàn)盍航Y(jié)構(gòu)而使用。本實(shí)施例中，步驟201還可以包括在硅襯底上形成與所述假金屬圖形同層的金屬反射層、引腳圖形層，所述金屬功能層還包括所述金屬反射層、所述引腳圖形層。本實(shí)施例中，為了在形成凹凸?fàn)盍后w的同時(shí)，形成凹凸?fàn)畹奈驑蛎?，步驟201還包括形成凹凸?fàn)畹乃鼋饘俜瓷鋵?。?yōu)選地，所述金屬功能層的材料可以為鋁。優(yōu)選地，所述金屬功能層厚度為3000A-10000A。本實(shí)施例中，步驟201中在硅襯底上形成金屬功能層之前還包括在硅襯底上形成黏附層，以增加鋁材質(zhì)的金屬反射層、假金屬圖形的黏附性。所述黏附層的材料可以為鈦或鉭或ー氮化鉭。之后，在黏附層形成金屬功能層。在另外ー實(shí)施例中，步驟201中在硅襯底上形成金屬功能層之前還包括在硅襯底上形成防擴(kuò)散層，以防止金屬擴(kuò)散。優(yōu)選地，所述防擴(kuò)散層的材料可以為ー氮化鈦或ー氮化鉭或鉭。在防擴(kuò)散層之上形成金屬功能層?；蛘?，
在另外ー實(shí)施例中，步驟201中在硅襯底上形成金屬功能層之前還包括在硅襯底上形成黏附層；在黏附層之上形成防擴(kuò)散層，以增加鋁材質(zhì)的金屬反射層、假金屬圖形的黏附性和防止金屬擴(kuò)散。在防擴(kuò)散層之上形成金屬功能層?；蛘撸?br> 在另外ー實(shí)施例中，步驟201中在硅襯底上形成金屬功能層之前還包括在硅襯底上形成防擴(kuò)散層；在防擴(kuò)散層之上形成黏附層。之后，在黏附層形成金屬功能層。步驟202、依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成部分呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘?、梁體和微橋橋面，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，具體地，步驟202通過保形性沉積完成。本實(shí)施例中，所述犧牲層的材料為化學(xué)氣相沉積エ藝制備(Chemical VaporDeposition, CVD)的娃,或通過化學(xué)氣相沉積エ藝制備的ニ氧化娃。
本實(shí)施例中，本實(shí)施例中，步驟202可以具體包括依次在所述凹凸?fàn)畹氖鰻奚鼘又蠌南碌缴弦来涡纬傻谝会尫疟Ｗo(hù)層、熱敏層、電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，以形成所述微橋橋面和凹凸?fàn)盍后w，所述微橋橋面自下而上包括形成于所述凹凸?fàn)顮奚鼘由系乃龅谝会尫疟Ｗo(hù)層、所述熱敏層、所述電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，所述凹凸?fàn)盍后w自下而上包括形成于所述凹凸?fàn)顮奚鼘由系乃龅谝会尫疟Ｗo(hù)層、所述電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，所述電極層包括第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極分別與所述熱敏層連接以形成熱敏電阻，所述第一電極和第二電極與對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電柱電連接，以將光信號(hào)轉(zhuǎn)化得到的電信號(hào)輸送到外圍電路進(jìn)行處理。進(jìn)ー步地，在所述第一釋放保護(hù)層和所述犧牲層之間増加緩沖層，以增強(qiáng)第一釋放保護(hù)層和所述犧牲層之間的黏附性。優(yōu)選地，所述緩沖層的材料為基于正硅酸こ酯TEOS的氧化硅，或者所述緩沖層的材料為基于硅烷的化學(xué)氣相沉積エ藝CVD氧化硅，或者所述緩沖層的材料為基于正硅酸こ酯TEOS的氮氧化硅，或者所述緩沖層的材料為基于硅烷的化學(xué)氣相沉積エ藝CVD氮氧化硅；或者，所述緩沖層的材料為基于正硅酸こ酯TEOS且摻有雜質(zhì)的氧化硅，或者所述緩沖層的材料為基于硅烷的化學(xué)氣相沉積エ藝CVD且摻有雜質(zhì)的氧化硅，或者基于正硅酸こ酯TEOS且摻有雜質(zhì)的氮氧化硅，或者基于硅烷的化學(xué)氣相沉積エ藝CVD且摻有雜質(zhì)的氮氧化硅。本實(shí)施例中，進(jìn)ー步地，步驟202還可以包括
在第一釋放保護(hù)層和第二釋放保護(hù)層之間設(shè)置功能輔助層。優(yōu)選地，所述功能輔助層包括支撐層、應(yīng)カ平衡層、紅外吸收層?？梢詮闹螌印?yīng)カ平衡層、紅外吸收層選擇之ー設(shè)置，也可以選擇任意兩層功能層的組合設(shè)置，只要不破壞電信號(hào)的連接即可。本實(shí)施例中，所述制造方法還可以包括在所述微橋結(jié)構(gòu)和所述硅襯底之間形成所述導(dǎo)電柱體，所述導(dǎo)電柱與所述金屬功能層中的所述引腳圖形層電連接。根據(jù)エ藝要求，該步驟可以在形成為微橋橋面之后進(jìn)行，也可以在形成微橋橋面進(jìn)行，
本實(shí)施例中，所述方法還包括去除所述犧牲層，以使微橋橋面與金屬反射層形成諧振腔，增強(qiáng)紅外光線的吸收。圖3為本發(fā)明實(shí)施例ニ微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法流程示意圖。與上述僅形成凹凸?fàn)盍后w不同的是，本實(shí)施例中還同時(shí)形成了凹凸?fàn)畹奈驑蛎?，如圖3所示，該方法包括
步驟301、在硅襯底上形成金屬功能層，所述金屬功能層至少包括用于形成凹凸?fàn)盍后w的凹凸?fàn)罴俳饘賵D形和凹凸?fàn)罱饘俜瓷鋵樱?br> 步驟302、依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘?、微橋橋面和梁體，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，步驟302可以包括依次在所述凹凸?fàn)顮奚鼘又蠌南碌缴闲纬傻谝会尫疟Ｗo(hù)層、熱敏層、電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，以形成凹凸?fàn)钗驑蛎婧桶纪範(fàn)盍后w，所述凹凸?fàn)钗驑蛎孀韵露习ㄋ龅谝会尫疟Ｗo(hù)層、所述熱敏層、所述電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，所述凹凸?fàn)盍后w自下而上包括所述第一釋放保護(hù)層、所述電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，所述電 極層包括第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極分別與所述熱敏層連接以形成熱敏電阻，所述第一電極和第二電極與對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電柱電連接，以將光信號(hào)轉(zhuǎn)化得到的電信號(hào)輸送到外圍電路進(jìn)行處理。本實(shí)施例中，所述方法還包括去除所述犧牲層，以使微橋橋面與金屬反射層形成諧振腔，增強(qiáng)紅外光線的吸收。該步驟可以在完成其他所有エ藝流程后執(zhí)行，當(dāng)然，也可以根據(jù)エ藝要求，在其他エ藝步驟之后執(zhí)行。圖4為某ー個(gè)梁體為凹凸?fàn)畹钠室晥D。順著梁體狹長的方向做縱向剖視圖，梁體中的犧牲層還未去除。從下到上一次為硅襯底301、凹凸?fàn)罴俳饘賵D形302、凹凸?fàn)顮奚鼘?03以及凹凸?fàn)盍后w304，該凹凸?fàn)盍后w304自下到上包括第一釋放保護(hù)層314、電極層324以及第ニ釋放保護(hù)層334。圖5為微橋橋面的縱向剖視圖。如圖5所示，為微橋橋面部分的示意圖，在微橋橋面部分省去了硅襯底、犧牲層描述，在微橋橋面部分，有電極層324，同時(shí)還有另外ー個(gè)梁體中的電極層324’，這兩個(gè)電極層各自形成一個(gè)電極，分別于微橋橋面部分的熱敏層354電連接，從而形成ー個(gè)熱敏電阻。上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法，其特征在于，包括 在硅襯底上形成金屬功能層，所述金屬功能層至少包括用于形成凹凸?fàn)盍后w的凹凸?fàn)罴俳饘賵D形； 依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成部分呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘?、梁體和微橋橋面，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成部分呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘印⒘后w和微橋橋面，包括 通過保形性沉積，依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成部分呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘?、梁體和微橋橋面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括在硅襯底上形成與所述假金屬圖形同層的金屬反射層、引腳圖形層，所述金屬功能層還包括所述金屬反射層、所述引腳圖形 層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述金屬功能層的材料為鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述金屬功能層厚度為3000A-10000A。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在硅襯底上形成金屬功能層之前還包括在硅襯底上形成黏附層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述黏附層的材料為鈦或鉭或一氮化鉭。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在硅襯底上形成金屬功能層之前還包括在硅襯底上形成防擴(kuò)散層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述防擴(kuò)散層的材料為一氮化鈦或一氮化鉭或鉭。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述犧牲層的材料為通過化學(xué)氣相沉積工藝制備的硅，或通過化學(xué)氣相沉積工藝制備的二氧化硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成部分呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘印⒘后w和微橋橋面，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)包括 依次在所述凹凸?fàn)畹氖鰻奚鼘又蠌南碌缴弦来涡纬傻谝会尫疟Ｗo(hù)層、熱敏層、電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，以形成所述微橋橋面和凹凸?fàn)盍后w，所述微橋橋面自下而上包括形成于所述凹凸?fàn)顮奚鼘由系乃龅谝会尫疟Ｗo(hù)層、所述熱敏層、所述電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，所述凹凸?fàn)盍后w自下而上包括形成于所述凹凸?fàn)顮奚鼘由系乃龅谝会尫疟Ｗo(hù)層、所述電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，所述電極層包括第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極分別與所述熱敏層連接以形成熱敏電阻，所述第一電極和第二電極與對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電柱電連接，以將光信號(hào)轉(zhuǎn)化得到的電信號(hào)輸送到外圍電路進(jìn)行處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成部分呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘?、梁體和微橋橋面，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)還包括 在所述第一釋放保護(hù)層和所述犧牲層之間增加緩沖層，以增強(qiáng)第一釋放保護(hù)層和所述犧牲層之間的黏附性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述緩沖層的材料為基于正硅酸乙酯的氧化硅，或者所述緩沖層的材料為基于硅烷的化學(xué)氣相沉積工藝氧化硅，或者所述緩沖層的材料為基于正娃酸乙酯的氮氧化娃，或者所述緩沖層的材料為基于娃燒的化學(xué)氣相沉積工藝氮氧化硅；或者，所述緩沖層的材料為基于正硅酸乙酯且摻有雜質(zhì)的氧化硅，或者所述緩沖層的材料為基于硅烷的化學(xué)氣相沉積工藝且摻有雜質(zhì)的氧化硅，或者所述緩沖層的材料為基于正硅酸乙酯且摻有雜質(zhì)的氮氧化硅，或者所述緩沖層的材料為基于硅烷的化學(xué)氣相沉積工藝且摻有雜質(zhì)的氮氧化硅。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成部分呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘?、梁體和微橋橋面，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)還包括 在第一釋放保護(hù)層和第二釋放保護(hù)層之間設(shè)置功能輔助層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述功能輔助層包括支撐層、應(yīng)力平衡層、紅外吸收層。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括 在所述微橋結(jié)構(gòu)和所述硅襯底之間形成所述導(dǎo)電柱體，所述導(dǎo)電柱與所述金屬功能層 中的所述引腳圖形層電連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16任意所述的方法，其特征在于，還包括 去除所述犧牲層。
18.—種微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器制造方法，其特征在于，包括 在硅襯底上形成金屬功能層，所述金屬功能層至少包括用于形成凹凸?fàn)盍后w的凹凸?fàn)罴俳饘賵D形和凹凸?fàn)罱饘俜瓷鋵樱? 依次在凹凸?fàn)钏黾俳饘賵D形和凹凸?fàn)钏鼋饘俜瓷鋵又闲纬沙拾纪範(fàn)畹臓奚鼘印⑽驑蛎婧土后w，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，依次在凹凸?fàn)钏黾俳饘賵D形和凹凸?fàn)钏鼋饘俜瓷鋵又闲纬沙拾纪範(fàn)畹臓奚鼘?、微橋橋面和梁體，以形成中的紅外探測器探測結(jié)構(gòu)包括 依次在所述凹凸?fàn)顮奚鼘又蠌南碌缴闲纬傻谝会尫疟Ｗo(hù)層、熱敏層、電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，以形成凹凸?fàn)钗驑蛎婧桶纪範(fàn)盍后w，所述凹凸?fàn)钗驑蛎孀韵露习ㄋ龅谝会尫疟Ｗo(hù)層、所述熱敏層、所述電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，所述凹凸?fàn)盍后w自下而上包括所述第一釋放保護(hù)層、所述電極層以及所述第二釋放保護(hù)層，所述電極層包括第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極分別與所述熱敏層連接以形成熱敏電阻，所述第一電極和第二電極與對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電柱電連接，以將光信號(hào)轉(zhuǎn)化得到的電信號(hào)輸送到外圍電路進(jìn)行處理。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括去除所述犧牲層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微橋結(jié)構(gòu)紅外探測器的制造方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括在硅襯底上形成金屬功能層，所述金屬功能層至少包括用于形成凹凸?fàn)盍后w的凹凸?fàn)罴俳饘賵D形；依次在所述凹凸?fàn)罴俳饘賵D形之上形成部分呈凹凸?fàn)畹臓奚鼘印⒘后w和微橋橋面，以形成紅外探測器中的探測結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)施例中，在不增加工藝步驟和不增加面積的情況下，使用凹凸?fàn)畹募俳饘賵D形來實(shí)現(xiàn)凹凸?fàn)盍后w結(jié)構(gòu)，簡化了微橋結(jié)構(gòu)的形成過程，降低紅外探測器的制造成本。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102963860SQ20121043096
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者康曉旭 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司