[发明专利]热电堆及其制作方法

说明书

一种热电堆及其制作方法，所述制作方法包括如下步骤：在衬底正面形成热电堆结构；在衬底背面形成掩膜层；采用干法刻蚀，在掩膜层上形成定位刻蚀窗口；采用博世刻蚀，对定位刻蚀窗口区域的衬底进行第一步刻蚀释放；采用反应离子刻蚀，进行衬底的第二步刻蚀释放，得到完全释放的背腔和保持完整的热电堆结构，完成热电堆的制备。本发明采用常规衬底，通过干法刻蚀释放工艺，分步对衬底进行刻蚀释放，在保持热电堆结构完整性的同时，制作出热电堆器件。

技术领域

本发明涉及一种红外探测器技术领域，尤其涉及一种热电堆及其制作方法。

背景技术

目前红外探测器广泛应用于民用和军用领域，而热电堆红外探测器是众多类型红外探测器中最早发展的一种。由于其具有可以常温下工作、响应波段宽、制作成本低廉等优势，因此发展极为迅速，应用非常广泛。在热电堆红外探测器的工艺制备中，将其制造工艺与集成电路工艺相兼容是使其形成大规模探测阵列，提高探测响应率，并降低工艺制作成本的主要办法。

在与集成电路相兼容的工艺中，背腔的大面积硅释放是至关重要的一部分，该技术通过湿法或者干法的方式将衬底硅完全释放形成空腔，并保持剩余支撑介质膜层的完整性。通过大面积硅释放工艺，硅衬底空腔部分对应的膜层结构形成了热电偶的热结区，剩余的支撑结构构成了热电偶的冷结区。对于体硅的释放工艺，用湿法腐蚀出来的硅具有各向异性，不同晶向上速率不一致，腐蚀出的硅形貌是角度约为54.7°的倒梯形，因而在版图设计时需要考虑上开口的展宽部分，从而导致单个晶片上器件的成品率大大降低。相较而言采用干法工艺进行大面积硅释放可获得垂直的深槽，有利于单片晶圆上设计更多的器件，提高成品率。但是用干法工艺选择比相对于湿法要低，由于工艺均匀性问题，刻蚀完体硅后会继续过刻蚀到底部氧化层停止层，一旦停止层被穿通，则整个器件就被损坏了。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种热电堆及其制作方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

作为本发明的一个方面，提供一种热电堆的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：在衬底正面形成热电堆结构；

步骤2：在衬底背面形成掩膜层；

步骤3：采用干法刻蚀，在掩膜层上形成定位刻蚀窗口；

步骤4：采用博世刻蚀，对定位刻蚀窗口区域的衬底进行第一步刻蚀释放；

步骤5：采用反应离子刻蚀，进行衬底的第二步刻蚀释放，得到完全释放的背腔和保持完整的热电堆结构，完成热电堆的制备。

作为本发明的另一个方面，还提供一种采用如上述的制作方法制备得到的热电堆，包括：

衬底，所述衬底包括正面和背面；

热电堆结构，形成于衬底正面；

背腔，由衬底背面完全释放形成；

其中，所述热电堆结构保持完整。

基于上述技术方案，本发明相比于现有技术至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

本发明采用常规衬底，通过干法刻蚀释放工艺，分步对衬底进行刻蚀释放，在保持热电堆结构完整性的同时，制作出热电堆；

本发明第一步采用博世刻蚀(BOSCH)工艺方式，刻蚀深度为释放深度的80％～95％；本发明第二步采用氟自由基化学反应刻蚀方式，刻蚀剩余衬底深度；以实现刻蚀形貌陡直且选择比高的效果。

附图说明

图1是本发明实施例热电堆的制作方法的流程示意图；

图2是本发明实施例热电堆的俯视示意图；