一种探测器的金属电极形成方法技术

本发明专利技术公开了一种探测器的金属电极形成方法，包括：提供一表面已形成敏感材料层图形的探测器结构；在敏感材料层上沉积金属层，将敏感材料层图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖；在金属层上形成光刻胶图形，并使需要形成金属电极图形的金属层表面区域露出；在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形；去除光刻胶图形；以金属氧化物层图形为掩模，去除金属氧化物层图形覆盖区域以外的金属层材料，以形成金属电极。本发明专利技术可使得形成探测器金属电极的工艺变得容易控制和实现。

A metal electrode forming method for detectors

The invention discloses a method for forming a metal electrode of a detector, which comprises: providing a detector structure with a surface formed with a pattern of a sensitive material layer; depositing a metal layer on the sensitive material layer, covering the surface of the pattern of the sensitive material layer, the side wall of the step and the region outside the pattern; forming a photoresist pattern on the metal layer; And the metal layer surface area which needs to form the metal electrode pattern is exposed; the metal oxide layer pattern is formed on the exposed metal layer surface; the photoresist pattern is removed; and the metal layer material outside the metal oxide layer pattern covering area is removed with the metal oxide layer pattern as the mask to form the metal electrode. The invention can make the process of forming the detector metal electrode easy to control and realize.

【技术实现步骤摘要】
一种探测器的金属电极形成方法
本专利技术涉及半导体集成电路和探测器
，更具体地，涉及一种应用于MEMS工艺的探测器金属电极形成方法。
技术介绍
微电子机械系统(MEMS)技术因具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点，已开始广泛应用在包括红外探测
的诸多领域。红外探测器是红外探测
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钒)吸收红外线并将所吸收的红外线转化成电信号，以实现热成像功能，该热成像功能使得红外探测器可应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。基于微桥结构的探测器工艺是利用CMOS技术制作外围读取及信号处理电路，然后在CMOS电路上面制作探测器以及及微机械系统的结构。中国专利技术专利申请CN102169919A公开了一种探测器，其包括：硅衬底；位于硅衬底上的顶层金属层；位于顶层金属层上的顶层通孔层；位于顶层通孔层上的金属功能层；位于金属功能层上的牺牲层；位于牺牲层表面的释放保护层和敏感材料层；位于敏感材料层表面的接触孔以及金属电极；位于金属电极表面的释放保护层等。请参阅图1，图1是一种基于MEMS工艺的探测器中敏感材料层和金属层结构示意图。如图1所示，通常，在诸如此类的上述探测器结构中，敏感材料层一般采用非晶硅材料，在对敏感材料层1进行图形化后，会在其图形边缘形成台阶；之后，在敏感材料层1上沉积用于形成金属电极的薄金属层2时，该薄金属层2会沉积在敏感材料层1图形表面、敏感材料层1图形台阶侧壁以及敏感材料层1图形外面。当图形化薄金属层制作金属电极时，由于对图形线宽尺寸精度控制要求较高，需要DUV(深紫外光)等较先进的光刻机及对应的光刻胶进行光刻。同时，由于需要去除部分敏感材料层台阶侧壁的薄金属，就需要采用各向同性的刻蚀工艺，如湿法工艺等，才能去除干净。而使用DUV等光刻胶进行湿法工艺时，往往会因黏附性问题而脱胶。而如果采用一层硬掩模，先图形化硬掩模，然后去胶再图形化薄金属时，由于去胶工艺时使用的O2等离子体会将暴露出来的区域的薄金属表面氧化，在薄金属表面形成一层金属氧化物，而金属氧化物是很难被湿法工艺去除的，因此该工艺比较难于控制和实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种探测器的金属电极形成方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种探测器的金属电极形成方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一表面已形成敏感材料层图形的探测器结构；步骤S02：在所述敏感材料层上沉积金属层，将敏感材料层图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖；步骤S03：在所述金属层上形成光刻胶图形，并使需要形成金属电极图形的金属层表面区域露出；步骤S04：在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形；步骤S05：去除光刻胶图形；步骤S06：以金属氧化物层图形为掩模，去除金属氧化物层图形覆盖区域以外的金属层材料，以形成金属电极。优选地，步骤S03中，通过在所述金属层上形成光刻胶层，并将光刻掩模中的金属电极图形设置为不透光图形，以在光刻后，在所述金属层上形成金属电极图形区域被打开的光刻胶图形。优选地，步骤S04中，采用O2等离子体对露出的金属层表面进行处理，以在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形。优选地，步骤S04中，采用低能离子注入O的方式，对露出的金属层表面进行处理，以在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形。优选地，所述金属层为金属、金属氮化物、金属的叠层薄膜。优选地，所述金属层叠层薄膜中，位于上层的金属用于形成金属氧化物层，位于下层的金属用于增强整个金属层与敏感材料层的连接，位于中层的金属氮化物用于在形成金属氧化物层图形时，阻挡氧化过程向下层的扩散。优选地，通过所述金属层叠层薄膜中位于下层的金属实现与金属层下层的金属功能层的电连接。优选地，步骤S05中，采用湿法工艺去除光刻胶图形。优选地，步骤S06中，以金属氧化物层图形为掩模，并采用湿法工艺刻蚀去除金属氧化物层图形覆盖区域以外未经氧化的金属层材料。优选地，去除金属氧化物层图形覆盖区域以外未经氧化的金属层材料包括去除金属氧化物层图形覆盖区域以外敏感材料层图形的表面、台阶侧壁及敏感材料层图形以外区域覆盖的未经氧化的金属层材料。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过在形成金属电极的光刻胶掩模图形时，对原有光刻掩模中的金属电极图形进行反型，使金属电极图形区域由透光变为不透光被打开而露出，并在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形，从而可利用该金属氧化物层图形为掩模，采用湿法工艺刻蚀去除金属氧化物层图形覆盖区域以外未经氧化的金属层材料，使得形成探测器金属电极的工艺变得容易控制和实现。附图说明图1是一种基于MEMS工艺的探测器中敏感材料层和金属层结构示意图；图2是本专利技术的一种探测器的金属电极形成方法流程图；图3是本专利技术一较佳实施例中形成的金属电极局部结构之一示意图；图4-图5是本专利技术一较佳实施例中形成金属电极局部结构之二时的工艺步骤示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本专利技术的一种探测器的金属电极形成方法流程图；同时，请参阅图3和图4-图5，图3是本专利技术一较佳实施例中形成的金属电极局部结构之一示意图，图4-图5是本专利技术一较佳实施例中形成金属电极局部结构之二时的工艺步骤示意图。如图2所示，本专利技术的一种探测器的金属电极形成方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一表面已形成敏感材料层图形的探测器结构。首先，可提供一硅衬底；在硅衬底上先后形成探测器结构通常所具有的图形化的顶层金属层、顶层通孔层、金属功能层、牺牲层、牺牲层中的支撑孔、牺牲层表面依次形成的释放保护层、敏感材料层和接触孔等结构。已形成敏感材料层图形的探测器结构属于公知技术，其探测器结构的具体制作方法可参考中国专利技术专利申请CN102169919A中公开的一种探测器的制造方法中的相关工艺步骤。本专利技术不限于此。步骤S02：在所述敏感材料层上沉积金属层，将敏感材料层图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖。请参阅图3，其显示金属层2位于接触孔的部分，该部分金属层2经图形化后将用于形成金属电极。可采用常规技术在硅衬底(图略)上形成金属功能层3，在金属功能层3上形成牺牲层4，在牺牲层4表面形成敏感材料层1以及形成接触孔5。接着，继续在敏感材料层1上沉积金属层2，将敏感材料层1图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖。请参阅图4，其显示金属层2位于敏感材料层1图形表面、台阶侧壁及敏感材料层1图形以外区域的部分。可采用常规技术在牺牲层4表面形成敏感材料层1。接着，继续在敏感材料层1上沉积金属层2，将敏感材料层1图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖。金属层2可采用单层薄金属，例如可采用Ti或TiN等；金属层2也可采用图示的金属23、金属氮化物22、金属21的薄叠层薄膜23、22、21，例如可采用Ti\TiN\Ti的叠层薄膜。步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种探测器的金属电极形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一表面已形成敏感材料层图形的探测器结构；步骤S02：在所述敏感材料层上沉积金属层，将敏感材料层图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖；步骤S03：在所述金属层上形成光刻胶图形，并使需要形成金属电极图形的金属层表面区域露出；步骤S04：在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形；步骤S05：去除光刻胶图形；步骤S06：以金属氧化物层图形为掩模，去除金属氧化物层图形覆盖区域以外的金属层材料，以形成金属电极。

【技术特征摘要】
1.一种探测器的金属电极形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一表面已形成敏感材料层图形的探测器结构；步骤S02：在所述敏感材料层上沉积金属层，将敏感材料层图形的表面、台阶侧壁及其图形以外区域覆盖；步骤S03：在所述金属层上形成光刻胶图形，并使需要形成金属电极图形的金属层表面区域露出；步骤S04：在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形；步骤S05：去除光刻胶图形；步骤S06：以金属氧化物层图形为掩模，去除金属氧化物层图形覆盖区域以外的金属层材料，以形成金属电极。2.根据权利要求1所述的探测器的金属电极形成方法，其特征在于，步骤S03中，通过在所述金属层上形成光刻胶层，并将光刻掩模中的金属电极图形设置为不透光图形，以在光刻后，在所述金属层上形成金属电极图形区域被打开的光刻胶图形。3.根据权利要求1所述的探测器的金属电极形成方法，其特征在于，步骤S04中，采用O2等离子体对露出的金属层表面进行处理，以在露出的金属层表面形成金属氧化物层图形。4.根据权利要求1所述的探测器的金属电极形成方法，其特征在于，步骤S04中，采用低能离子注入O的方式，对露出的金属层表面进行处理，以在露出的金属层表面形成金属氧化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：康晓旭，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31