一种新型非制冷红外焦平面探测器像元及其制作方法

摘要

本发明公开了一种新型非制冷红外焦平面探测器像元及其制作方法，属于非制冷红外焦平面探测器领域技术领域。其自半导体衬底往上，依次包括三层结构，第一层的桥腿结构包括金属反射层、绝缘介质层、第一支撑层、第一支撑层保护层、第一金属电极层和第一氮化硅介质层；第二层的热转换结构包括第二支撑层、第二支撑层保护层、第二金属电极层、第二氮化硅介质层、热敏层和热敏层保护层；第三层的吸收层结构包括第三支撑层、吸收层和吸收层保护层。本发明还公开了上述新型非制冷红外焦平面探测器像元的制作方法。本发明的非制冷红外焦平面探测器像元，能显著提高红外辐射的吸收率，提升探测器的响应率，为制造更大阵列和更小像元的探测器打下基础。

主权项

一种新型非制冷红外焦平面探测器像元的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：提供一包含读出电路的半导体衬底(1)，在半导体衬底(1)上沉积一金属层；并对金属层进行图形化，形成金属反射层(2)图形和金属电极块(3)；金属电极块(3)与半导体衬底(1)上的读出电路电连接；在完成图形化的金属层上沉积绝缘介质层(4)；在绝缘介质层(4)上沉积第一层牺牲层(51)，并对第一牺牲层(51)进行平坦化处理，在完成平坦化处理后的第一牺牲层(51)上沉积SiO₂薄膜作为第一支撑层(6)；再在第一支撑层(6)上沉积氮化硅薄膜作为第一支撑层保护层(7)；步骤2：在从所述第一支撑层保护层(7)至所述半导体衬底(1)方向上通过光刻和反应离子蚀刻的方法蚀刻第一通孔(8)，第一通孔(8)蚀刻终止于与读出电路电连接的金属电极块(3)；步骤3：在第一支撑层保护层(7)上和第一通孔(8)的底部沉积第一金属电极层(9)，并对第一金属电极层(9)进行图形化，形成金属连线(91)和金属电极(92)；在完成图形化处理后的第一金属电极层(9)上沉积第一氮化硅介质层(10)；然后自第一氮化硅介质层(10)垂直向下，依次蚀刻第一氮化硅介质层(10)、第一金属电极层(9)、第一支撑层保护层(7)和第一支撑层(6)，蚀刻终止于所述第一牺牲层(51)；形成桥腿结构；步骤4：在桥腿结构上沉积第二牺牲层(52)，并对第二牺牲层(52)进行平坦化处理，在完成平坦化处理后的第二牺牲层(52)上沉积SiO₂薄膜作为第二支撑层(11)；再在第二支撑层(11)上沉积氮化硅薄膜作为第二支撑层保护层(12)；在从所述第二支撑层保护层(12)至所述第一金属电极层(9)方向上通过光刻和反应离子蚀刻的方法蚀刻第二通孔(13)，第二通孔(13)蚀刻终止于与第一金属电极层(9)；步骤5：在第二支撑层保护层(12)上和第二通孔(13)的底部沉积第二金属电极层(14)，并对第二金属电极层(14)进行图形化；步骤6：在完成图形化处理后的第二金属电极层(14)上沉积第二氮化硅介质层(15)；在沉积完第二氮化硅介质层(15)的第二金属电极层(14)上通过光刻和反应离子蚀刻的方法，刻蚀掉第二金属电极层(14)上方的部分第二氮化硅介质层(15)，露出第二金属电极层(14)，形成接触孔(16)；步骤7：在形成接触孔(16)的第二氮化硅介质层(15)上沉积热敏层(17)，并对热敏层(17)进行图形化；步骤8：在完成图形化处理后的热敏层(17)上沉积氮化硅薄膜作为热敏层保护层(18)，并对热敏层保护层(18)进行图形化；步骤9：自完成图形化处理后的热敏层保护层(18)垂直向下，依次蚀刻热敏层保护层(18)、热敏层(17)、第二氮化硅介质层(15)、第二金属电极层(14)、第二支撑层保护层(12)，蚀刻终止于第二牺牲层(52)；形成包含微桥腿和热敏结构的热转换结构；步骤10：在包含微桥腿和热敏结构的热转换结构上沉积第三牺牲层(53)，并对第三牺牲层(53)进行平坦化处理，在完成平坦化处理后的第三牺牲层(53)上沉积SiO₂薄膜作为第三支撑层(19)；再在第三支撑层(19)上沉积吸收层薄膜作为吸收层(20)；再在吸收层(20)上沉积氮化硅薄膜作为吸收层保护层(21)，形成吸收层结构；步骤11：自吸收保护层(21)垂直向下，依次蚀刻吸收保护层(21)、吸收层(20)和第三支撑层(19)，蚀刻终止于第三牺牲层(53)；然后释放第一牺牲层(51)、第二牺牲层(52)和第三牺牲层(53)，即得所述新型非制冷红外焦平面探测器像元。