一种红外吸收薄膜结构及制作方法及其电子设备技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A Structure and Fabrication Method of Infrared Absorption Film and Its Electronic Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种红外吸收薄膜结构及制作方法及其电子设备
本专利技术涉及半导体领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。根据本专利技术的一方面，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。根据本专利技术的一方面，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%。根据本专利技术的另一方面，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，其中，所述钝化和红外吸收层表面为纳米针状结构。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。根据本专利技术的另一方面，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；等离子体刻蚀所述钝化和红外吸收层，将所述纳米针状结构图形转移到所述钝化和红外吸收层；去除所述金属层。进一步地，使用CF4、HBr、O2充当刻蚀气体等离子刻蚀所述钝化和红外吸收层，其中，CF4、HBr、O2输入刻蚀腔体的流量比为8±20%:5±20%:1±20%。进一步地，使用质量分数含量30%的H2O2和质量分数含量30%的H2SO4的1：2~2:1混合溶液去除所述金属层。进一步地，本专利技术还提供了一种电子设备，包括所述薄膜结构形成的集成电路。进一步地，本专利技术所述电子设备，还包括：与所述集成电路配合的显示器以及与所述集成电路配合的无线收发器。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本专利技术的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚地讨论，各个部件的尺寸可以任意地增加或减少。图1a至图1c为根据本专利技术一实施例的形成红外吸收薄膜结构的流程图。图2a至图2e为根据本专利技术另一实施例的形成红外吸收薄膜结构的流程图。图3为根据本专利技术一实施例的形成纳米针状结构的电镜扫描图。具体实施方式以下公开内容提供了多种不同实施例或实例，以实现本专利技术的不同特征。以下将描述组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在...下方”、“在...下面”、“下部”、“在...上面”、“上部”等空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中示出的的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定位（旋转90度或在其他方位），并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。图1a至图1c示出了根据本专利技术一实施例的形成一种红外吸收薄膜结构的流程图。如图1a所示，提供红外吸收敏感材料101，其中，红外吸收敏感材料101为氧化钒或非晶硅材料，也可以是其他红外吸收敏感材料。钝化和红外吸收层102形成在红外吸收材料上方，其中，钝化和红外吸收层102可以为Si3N4，可以使用等离子体气相沉积（PECVD）工艺形成钝化和红外吸收层102。根据本专利技术的一个实施例，钝化和红外吸收层102可以为一层结构。根据本专利技术的另一实施例，钝化和红外吸收层102可以为二层结构，具体为设置在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。其中，钝化层的作用主要是保护红外敏感层，红外吸收层主要是增加红外吸收并将信号强度尽可能大地传递给红外敏感材料。例如VOx为常用的红外敏感材料，但是其化学性质太活泼，需要用SiN来钝化VOx，钝化和红外吸收层102为两层结构时，第一层可以为VOx层，第二层为SiN钝化层；当钝化和红外吸收层102为一层结构时，可以选择SiN用来当钝化兼红外吸收材料，当然也可以采用SiN搭配黑金作为一层结构的钝化和吸收材料，提高红外信号的总体吸收。金属层103，形成在钝化层和红外吸收层102上方，其中，金属层103表面为纳米针状结构。金属层103材料可以为Mo、W或Ti其中的一种或由它们组成的合金材料。也可以使用其他金属材料，通过磁控溅射或ALD工艺在钝化层和红外吸收层上方形成金属层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外吸收薄膜结构，其特征在于，包括：红外吸收敏感材料；钝化和红外吸收层，形成在所述红外吸收敏感材料上方；金属层，形成在所述钝化层和所述红外吸收层上方，其中，所述金属层表面为纳米针状结构。

【技术特征摘要】
1.一种红外吸收薄膜结构，其特征在于，包括：红外吸收敏感材料；钝化和红外吸收层，形成在所述红外吸收敏感材料上方；金属层，形成在所述钝化层和所述红外吸收层上方，其中，所述金属层表面为纳米针状结构。2.根据权利要求1所述的红外吸收薄膜结构，其特征在于，所述红外吸收敏感材料为氧化钒或非晶硅。3.根据权利要求1所述的红外吸收薄膜结构，其特征在于，所述钝化和红外吸收层可以为一层结构。4.根据权利要求1所述的红外吸收薄膜结构，其特征在于，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。5.根据权利要求1所述的红外吸收薄膜结构，其特征在于，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。6.根据权利要求1~5任一所述的红外吸收薄膜结构，其特征在于，所述金属层的厚度为1nm至1000nm。7.一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。8.根据权利要求7所述的红外吸收薄膜结构的制造方法，其特征在于，使用常温磁控溅射或ALD方法形成所述金属层。9.根据权利要求7或8所述的红外吸收薄膜结构的制造方法，其特征在于，所述金属层的厚度在1nm至1000nm范围内。10.根据权利要求7所述的红外吸收薄膜结构的制造方法，其特征在于，使用含高O2/F比的气体进行等离子刻蚀所述金属层。11.根据权利要求10所述的红外吸收薄膜结构的制造方法，其特征在于，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%。12.根据权利要求7所述的红外吸收薄膜结构的制造方法，其特征在于，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。13.根据权利要求12所述的红外吸收薄膜结构的制造方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，傅剑宇，高建峰，周娜，王桂磊，李永亮，杨涛，李俊峰，王文武，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11