[发明专利]一种红外吸收薄膜结构及制作方法及其电子设备

说明书

本发明提出了一种红外吸收薄膜结构及制作方法及其电子设备，包括：红外吸收敏感材料；钝化和红外吸收层，形成在红外吸收敏感材料上方；金属层，形成在钝化层和红外吸收层上方，其中，金属层表面为纳米针状结构。本发明在基于现有的微电子制造技术，基于特殊的薄膜生长及刻蚀方法最终在常用的红外吸收敏感材料表面形成纳米结构提高红外吸收率。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，涉及一种红外吸收薄膜结构及其制作方法及包括该结构的电子设备。

背景技术

研究人员针对各种具有红外光吸收能力的材料广泛开展了研究工作，以期提高红外器件的性能。黑硅、金黑等因呈现出特殊的尺寸效应和表面效应而被认为是提高红外器件性能的一种有效材料进而受到关注。这其中，黑硅由于具有陷光效应而被作为吸光材料广泛研究与应用，但受限于其与身俱来的硅基材料特性，黑硅仅在很窄的短波范围内具有高吸收能力，难以满足物质长波段探测的需求。金黑纳米结构虽然可以在很宽的波段范围内实现高吸收，但其制备工艺极其严苛复杂，需要依赖昂贵的设备，且所得的金黑结构易碎、粘附力差，难以与常规微加工工艺兼容，继而限制了其在红外器件中的应用。

综上所述，为了提高红外器件的性能以及拓宽其应用范围，目前急需一种具有宽光谱高吸收能力，且制备流程简单、不依赖于高端设备、工艺兼容性好的红外光吸收结构。

发明内容

本发明的目的至少部分地在于提供一种半导体器件及其制作方法以及包括该半导体的电子设备以解决上述问题。

根据本发明的一方面，提供一种红外吸收薄膜结构，包括：红外吸收敏感材料；钝化和红外吸收层，形成在红外吸收敏感材料上方；金属层，形成在钝化层和红外吸收层上方，其中，金属层表面为纳米针状结构。

该红外吸收薄膜结构中的纳米结构可以增加表面对于光的限制作用，因为光入射进含纳米结构的表面会增加表面光的限制作用，光在表面经纳米结果多次反射和吸收，相对镜面较高的全反射而已，增加了对光的限制。

进一步地，所述红外吸收敏感材料为氧化钒或非晶硅。

进一步地，所述钝化和红外吸收层可以为一层结构。

进一步地，所述钝化和红外吸收层可以为二层结构，具体为设置在所述红外吸收敏感材料上方的红外吸收层，以及设置在所述红外吸收层上方钝化层。

进一步地，所述金属层材料为Mo、W或Ti其中的一种或由它们组成的合金材料。

进一步地，所述金属层的厚度为1nm至1000nm。

根据本发明的一方面，提供一种红外吸收薄膜结构的制造方法，包括：提供红外吸收敏感材料；在所述红外吸收敏感材料上方形成钝化和红外吸收层；在所述钝化和红外吸收层上方形成金属层；等离子体刻蚀所述金属层表面，使所述金属层表面产生和局部微观损伤；使用溶液处理所述金属层表面，使所述金属层表面形成纳米针状结构。

进一步地，使用常温磁控溅射或ALD方法形成所述金属层。

进一步地，所述金属层的厚度在1nm至1000nm范围内。

进一步地，使用含高O₂/F比的气体进行等离子刻蚀所述金属层。

进一步地，所述高O₂/F比的气体为O₂/SF₆，其中，SF₆占总气体流量比的3%至50%。

进一步地，所述溶液包括由稀释的硫酸、双氧水、氢氟酸三种溶液混合形成的混合溶液。

进一步地，所述混合溶液的质量分数为1%至10%。

进一步地，所述混合溶液的质量分数为3%，其中，所述硫酸质量分数为1%，所述双氧水质量分数为1%，所述氢氟酸质量分数为1%。