[发明专利]红外传感器件及其制造方法

说明书

本申请公开了一种红外传感器件及其制造方法，该红外传感器件包括：衬底，用于制作红外传感器芯片；以及绝缘叠层结构，位于衬底上，作为复合红外吸收层吸收红外波，其中，绝缘叠层结构包括第一氮化硅层、第二氮化硅层以及位于第一氮化硅层与第二氮化硅层之间的氧化硅层。该红外传感器件通过氮化硅、氧化硅和氮化硅复合膜层结构制作出了粘附性高、抗腐蚀能力强、重复性好、热导性高的红外吸收膜层。与现有技术相比，制造本发明的红外传感器件时不需要另外再购置设备以及采购IC标准工艺中不涉及的镍黑、镍铬等特种材料，降低产线成本。同时氮化硅、氧化硅和氮化硅复合膜层结构及其制造方法成本低、无污染、可作为量产工艺手段。

技术领域

本公开涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及一种红外传感器件及其制造方法。

背景技术

微电子机械系统是建立在微米或纳米技术基础上的21世纪前沿技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统、数字处理系统集成为一个整体单元的微型系统。微机电系统的出现使芯片的概念远超越了以处理电信号为目的的集成电路，其功能扩展到机、光、热、电、化学、生物等领域。微机电系统相对与传统的机电系统，实现了信息系统的微型化、智能化、集成化、提高了性能、降低了功耗和成本。

以热电堆红外探测为原理的红外阵列传感器是最早研究并实用化的红外成像器件之一，因具有尺寸小、重量轻、无需致冷、灵敏度高等优点，在安全监视、非接触式测温等方面有越来越重要的地位。红外阵列传感器是由多个红外敏感单元(像素)在同一个芯片上二维排列构成，每个敏感单元都可以接受并检测目标物体辐射的红外能量，经光电转换后输出与目标物体的温度分布及红外辐射强度相关的电信号。红外阵列式传感器相比目前日常广泛应用的单元红外传感器具有精度高，检测范围宽，能输出可观察的图像信号等优点。与主要应用于军事等用途的红外焦平面探测器相比，又具有体积小、成本低、利于隐私保护等优点。

对于热电堆红外探测器而言，在结构、材料、尺寸参数等已优化的情况下，其响应率和探测率等关键性能主要取决于红外吸收层材料对红外辐射的吸收效率。为了提高红外阵列传感器的性能，红外吸收层能以高效率吸收红外辐射是非常重要的。目前常用的有基于光干涉、谐振机理的红外吸收层，膜层厚度与红外波长存在关系，在某些特定波长处吸收率很大，但该种膜层受干涉与谐振条件限制只对某几个特定波长有高的吸收率，再有黑硅、镍黑、镍铬等具有大比表面积、大粗糙度、多孔隙的特殊材料作为红外吸收层，此类结构均具有高的红外吸收率，但缺点是不能与IC工艺兼容，存在污染，尤其对于需要与CMOS电路单芯片集成的红外阵列传感器来说无法实现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种红外传感器件及其制造方法，采用与IC标准工艺完全兼容的工艺方法制造红外传感器件，从而解决了上述问题。

根据本发明的一方面，提供了一种红外传感器件，包括：衬底，用于制作红外传感器芯片；以及绝缘叠层结构，位于所述衬底上，作为复合红外吸收层吸收红外波，其中，所述绝缘叠层结构包括第一氮化硅层、第二氮化硅层以及位于所述第一氮化硅层与所述第二氮化硅层之间的氧化硅层。

优选地，所述红外传感器芯片具有热端，所述第一氮化硅层覆盖所述热端。

优选地，所述氧化硅层作为第一钝化层覆盖所述第一氮化硅层与所述红外传感器芯片的表面。

优选地，所述第二氮化硅层作为第二钝化层和/或减反层，覆盖所述氧化硅层的表面。

优选地，所述红外传感器芯片具有热端，所述绝缘叠层结构覆盖所述热端。

优选地，所述绝缘叠层吸收红外波的波长范围包括8至14μm，吸收率不小于85％。

优选地，所述第一氮化硅层的厚度范围包括0.5至1.5μm，吸收红外波的波长范围包括10至12μm，吸收率不小于85％。