[发明专利]红外探测器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外探测器的制造工艺，且特别涉及一种用于红外线探测器及其制造方法。 

背景技术

微电子机械系统(MEMS)技术具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点，故其已开始广泛应用在包括红外探测技术领域的诸多领域。红外探测器是红外探测技术领域中应用非常广泛的一种MEMS产品，它利用敏感材料探测层(通常为非晶硅或氧化机)吸收红外线且将其转化成电信号，据此来实现热成像功能。 

红外探测器工艺一般与CMOS工艺兼容性比较差，故而早期很难实现大规模的生产。近年来由于MEMS产品的市场需求逐渐扩大，CMOS-MEMS的概念逐渐被人提出。CMOS-MEMS是利用CMOS技术制作外围读取及信号处理电路，然后在CMOS电路上面制作传感器及微机械系统的结构，而工艺兼容性问题始终是困扰CMOS-MEMS技术的关键。 

以非制冷式红外探测器为例，其单元结构中广泛使用金属反射层结构。在CMOS读出电路制备结束后，通过淀积金属并光刻、刻蚀形成金属反射层图形。然而形成金属反射层图形后，其表面不再是平坦的，平坦化问题会积累到后续工艺中，因而给后续工艺带来很多问题，如光刻曝光深度等，并最终影响其产品性能、可靠性和成品率。 

因此，如何提供一种红外探测器及其制造方法，解决其MEMS工艺表面平坦化问题，并大幅度提高产品成品率和可靠性，已成为业界亟待解决的技术问题。 

发明内容

本发明提出一种红外探测器，其金属反射层上沉积有平坦化的介质层，能够实现红外探测器的平坦，以利于后续工艺的进行。 

为了达到上述目的，发明提出一种红外探测器，在其硅衬底上依次沉积有金属反射层、介质层、牺牲层、释放保护层、敏感材料探测层和金属电极。金属反射层具有金属反射图案。介质层的高度与金属反射层的高度一致。 

在本发明一实施例中，该介质层的材料为二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和碳化硅或非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和碳化硅，或者掺有硼、磷、碳或氟等杂质元素的上述材料。 

在本发明一实施例中，该敏感材料探测层和该金属电极被释放保护层所包围，用以保护该敏感材料探测层和该金属电极。 

在本发明一实施例中，该敏感材料探测层的材料为非晶硅或氧化钒。 

在本发明一实施例中，该金属电极为钛电极、钽电极、上下层叠的氮化钛和钛电极或上下层叠的钽和氮化钽电极。 

为了达到上述目的，本发明还提出上述红外探测器的制造方法，包括以下步骤：在硅衬底上形成金属反射层并实现其图形化；在金属反射层上形成介质层，并实现其平坦化；刻蚀介质并停在金属层上表面，确定介质层的高度与金属反射层的高度一致；沉积牺牲层；以及制作微桥红外吸收结构。 

在本发明一实施例中，在该金属反射层上形成该介质层时，采用了化学气相淀积工艺将该介质层淀积在该金属反射层上。 

在本发明一实施例中，在该金属反射层上形成该介质层后，采用化学机械抛光工艺或者旋涂玻璃的工艺，实现该介质层的平坦化。 

在本发明一实施例中，在实现该介质的平坦化后，采用干法刻蚀的终点检测来刻蚀介质并停到该金属反射层的表面，以确定该介质层的高度与该金属反射层的高度一致。 

本发明的有益效果为：解决了MEMS工艺表面平坦化问题；防止了金属反射层之间的短路，大幅度提高产品成品率和可靠性。 

附图说明

图1所示为本发明较佳实施例的红外探测器的剖面图；

图2为本发明较佳实施例的红外探测器的制造方法流程图； 

图3显示了完成步骤S20后红外探测器的剖视图； 

图4显示了完成步骤S22后红外探测器的剖视图，； 

图5显示了完成步骤S24后红外探测器的剖视图； 

图6显示了完成步骤S26后红外探测器的剖视图； 

图7显示了完成步骤S26后红外探测器的剖视图； 

图8为图2中步骤S28的操作流程图。 

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 

请参看图1，图1所示为本发明较佳实施例的红外探测器的剖面图。本实施例提出一种红外探测器，其可以用于电力网络的安全检测、森林火警的探测以及人体温度的探测等场所。