一种金属锚点填充工艺以及热探测器件制造技术

本发明专利技术涉及一种金属锚点填充工艺以及探测器制造方法，所述工艺包括：准备具有平坦化表面的专用集成电路(ASIC)，所述具有平坦化表面的专用集成电路包括：专用集成电路、反射层、电路引出电极和经过CMP处理的二氧化硅或氮化硅层；在电路引出电极的位置制作通孔；在所述ASIC的氧化硅薄膜上溅射多层金属和金属氮化物层；沉积一定厚度的金属铝(也可是钨，钛钨，铜等金属)作为填充金属；图形化所述填充金属以形成金属锚点，并进行PI CMP工艺后，把锚点包覆在PI中，且平台化后进行后面探测器的加工。

A metal anchor filling process and thermal detection device

The invention relates to a metal anchor filling process and a method for the fabrication of a detector. The process includes preparation of a dedicated integrated circuit (ASIC) with a flat surface, which includes a special integrated circuit with a flat surface, a reflection layer, a circuit elicited electrode, and a silicon dioxide processed by a CMP or a silicon dioxide. Silicon nitride layer; making through holes at the position of the circuit lead electrode; sputtering the multilayer metal and metal nitride layer on the ASIC silicon oxide film; depositing a certain thickness of metal aluminum (also tungsten, titanium tungsten, copper and other metals) as filling metals; graphing the filled gold to form metal anchorage and PI CMP process After that, the anchor point is wrapped in PI, and then processed by the rear detector.

【技术实现步骤摘要】
一种金属锚点填充工艺以及热探测器件
本专利技术涉及微机电系统(MEMS:Micro-electromechanicalSystems)
，具体涉及一种金属锚点填充工艺以及热探测器件。
技术介绍
非制冷红外焦平面探测器(Uncooledinfraredfocalplanearraydetector)在军事和民用领域有非常重要的战略地位和作用，目前正广泛应用于汽车、安防、生物医学、电力、军事、航空、警用、森林防火和物联网等
近年来，基于测微辐射热计的非致冷红外探测器技术实现了同CMOS读出电路的大规模或超大规模集成。一个测微辐射热计就是探测器产生的二维图像的一个像元，每一个测微辐射热计的热敏电阻的变化转换为读出电路(ROIC)电信号的变化，并把电信号转换为图像信号进行成像。测微辐射热计的加工属于微机电系统(MEMS：Micro-electromechanicalSystems)领域，是一种基于微电子技术和微加工技术的一种高新
每一个测微辐射热计都有两个锚点(Anchor)，在制作微结构时，它不仅可以起到固定支撑三维的MEMS器件的作用，同时也用于探测器与读出电路的连接。非制冷红外探测器实现了和读出电路的集成，随着技术路线的发展和技术革新，非制冷红外探测器的像元(Pixel)大小从35μm－25μm－17μm－14μm—10μm及以下尺寸发展。而当像元尺寸低于17μm时，传统的铝(Al)填充会导致锚点底部金属Al台阶覆盖差及其他技术问题：因为Al台阶覆盖率差，随像元尺寸缩小和深宽比增加，Al的填充能力变差。所以本专利技术方法，就是针对非制冷红外探测器的桥墩的Al填充技术进行优化和创新，可适用于像元(Pixel)尺寸为17μm，14μm，12μm及以下尺寸的结构和制造工艺之中，并降低工艺制造的难度，缩小了锚点尺寸，利于提升小像元的吸收因子，提高器件性能,做到了实心填充，减少接触电阻，利于减少器件的噪声，并提高锚点墩子的可靠性。随着设计创新和工艺技术革新，非制冷红外焦平面探测器的设计和制造方法都有所创新和发展，主要发展方向就是优化设计结构及减小像元尺寸，增大器件的面阵规模；制造方法的改进就是要尽可能和集成电路制造兼容，减少工艺层次和利用通用的集成电路加工方法去实现，以提高良率和降低生产成本，使产品在民用领域得到更为广泛的应用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种金属锚点填充工艺以及热探测器件，旨在实现一种MEMS结构的金属锚点填充方法，做到了实心填充，提升小像元的吸收因子，提高器件性能,减少接触电阻，利于减少器件的噪声，并提高锚点墩子的可靠性。本专利技术的第一方面，提供一种金属锚点填充工艺，包括如下步骤：步骤1，准备具有平坦化表面的专用集成电路，所述具有平坦化表面的专用集成电路包括：专用集成电路、反射层、电路引出电极和经过CMP处理的二氧化硅或氮化硅层；步骤2，在电路引出电极的位置制作通孔；步骤3，在所述ASIC的氧化硅薄膜上溅射多层金属和金属氮化物层；步骤4，沉积一定厚度的金属作为填充金属；步骤5，图形化所述填充金属以形成金属锚点。本专利技术的第二方面，提供一种具有金属填充锚点的专用集成电路结构，所述结构包括：位于底层的专用集成电路(1)，位于所述专用集成电路上的反射层(2)和电路引出电极(3)；覆盖所述专用集成电路(1)、反射层(2)和电路引出电极(3)上，并经过CMP处理的二氧化硅或氮化硅层(4)；透过所述二氧化硅或氮化硅层(4)，并在所述电路引出电极(3)截止的通孔(5)；通过填充所述通孔(5)，并在对应电路引出电极(3)位置图形化的金属锚点。本专利技术的第三方面，提供一种基于金属锚点填充工艺的探测器制造方法，所述方法包括如下步骤：步骤一，准备具有金属填充锚点的专用集成电路；所述专用集成电路具有金属填充锚点和经过CMP工艺的第一牺牲层；步骤二，在所述专用集成电路的顶部沉积支撑层(8,9)和热敏薄膜层(10)；步骤三，图形化所述热敏薄膜层(10)；步骤四，在所述图形化后的热敏薄膜层(10)上沉积介质保护层(11)；步骤五，制作所述热敏薄膜(10)两端的接触孔(12)，制作填充金属(6)上的通孔(13)；步骤六，在所述热敏薄膜(10)表面形成像元结构。本专利技术能够达到的有益效果：基于本专利技术实施例提供的技术方案可以解决非制冷红外探测器像素尺寸缩小后，传统的Al填充无法解决的技术问题。缩小了锚点尺寸，有利于提升小像元的吸收因子，提高器件性能。做到了实心填充，减少了接触电阻，利于减少器件的噪声。压缩了PI蚀刻的厚度，减低了PI蚀刻和PI蚀刻后去胶的工艺难度。无需进行锚点底部蚀刻接触孔，减低了孔蚀刻的难度。同时优化了工艺，简化了流程；节省制造成本，缩短生产周期。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明；图1是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的反射层结构示意图。图2是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的通孔结构形成示意图。图3是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的填充金属结构示意图。图4是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的填充金属形成示意图。图5是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的添加PI层示意图。图6是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的热敏薄膜示意图。图7是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的热敏层形成示意图。图8是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的热敏保护层示意图。图9是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的接触孔形成示意图。图10是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的电极形成示意图。图11是本专利技术实施例提供的制造方法流程中的金属保护层形成示意图。图12是本专利技术实施例提供的制造方法流程中像元之间图形化示意图。图13是本专利技术实施例提供的制造方法流程中设置聚酰亚胺牺牲层示意图。图14是本专利技术实施例提供的制造方法流程中PI锚点形成示意图。图15是本专利技术实施例提供的制造方法流程中第二层支撑层图形化示意图。图16是本专利技术实施例提供的制造方法流程中PI释放后结构示意图。本专利技术实施例中的附图标记解释如下：1-ASIC；2-反射层；3-电路引出电极；4-氧化硅或氮化硅层；5-桥墩孔(通孔)；6-填充金属层；7-第一PI层；8-氧化硅层；9-氮化硅层；10-热敏薄膜层；11-介质保护层；12-接触孔；13-桥墩孔(接触孔)；14-电极金属层；15-氮化硅层；16-第二PI层；17-第二层PI锚点；18-氮化硅层。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术涉及的技术术语如下：ASIC：ApplicationSpecificIntegratedCircuit，专用集成电路。TEOS：tetraethoxysilane，四乙基氧硅烷。CMP：ChemicalMechanicalPolishing，化学机械抛光。PICMP：牺牲层(Polyimide)化学机械抛光。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属锚点填充工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：步骤1，准备具有平坦化表面的专用集成电路(ASIC)，所述具有平坦化表面的专用集成电路包括：专用集成电路(1)、反射层(2)、电路引出电极(3)和经过CMP处理的二氧化硅或氮化硅层(4)；步骤2，在电路引出电极(3)的位置制作通孔(5)；步骤3，在所述ASIC的氧化硅薄膜上溅射多层金属和金属氮化物层；步骤4，沉积一定厚度的金属作为填充金属(6)；步骤5，图形化所述填充金属(6)以形成金属锚点。

【技术特征摘要】
1.一种金属锚点填充工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：步骤1，准备具有平坦化表面的专用集成电路(ASIC)，所述具有平坦化表面的专用集成电路包括：专用集成电路(1)、反射层(2)、电路引出电极(3)和经过CMP处理的二氧化硅或氮化硅层(4)；步骤2，在电路引出电极(3)的位置制作通孔(5)；步骤3，在所述ASIC的氧化硅薄膜上溅射多层金属和金属氮化物层；步骤4，沉积一定厚度的金属作为填充金属(6)；步骤5，图形化所述填充金属(6)以形成金属锚点。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤1包括如下子步骤：步骤11，在ASIC(1)上依次沉积TEOS层、Ti/TiN层和金属层；步骤12，使用光刻刻蚀工艺对所述TEOS层、Ti/TiN层和金属层处理以得到反射层(2)和电路引出电极(3)；步骤13，在所述ASIC(1)、反射层(2)和电路引出电极(3)上沉积二氧化硅或氮化硅层(4)，并使用CMP工艺进行平坦化处理，以形成具有平坦化表面的专用集成电路。3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤5之后还进一步包括如下步骤：步骤6，在填充金属层(6)图形化后露出的氮化硅或者氧化硅薄膜上旋涂牺牲层(7)，并在所述牺牲层(7)固化后进行PICMP工艺。4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述PICMP工艺的终点是填充金属层(6)的顶端。5.一种具有金属填充锚点的专用集成电路结构，其特征在于，所述结构包括：位于底层的专用集成电路(1)，位于所述专用集成电路上的反射层(2)和电路引出电极(3)；覆盖所述专用集成电路(1)、反射层(2)和电路引出电极(3)上，并经过CMP处理的二氧化硅或氮化硅层(4)；透过所述二氧化硅或氮化硅层(4)，并在所述电路引出电极(3)截止的通孔(5)；通过填充所述通孔(5)，并在对应电路引出电极(3)位置图形化的金属锚点。6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述金属锚点之间填充有牺牲层(7)，所述牺牲层与所述金属锚点...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘先锋，王杰，王鹏，王宏臣，陈文礼，杨鑫，
申请(专利权)人：烟台艾睿光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37