热电堆及其制作方法技术

一种热电堆及其制作方法，热电堆的制作方法包括如下步骤：在衬底正面形成热电堆结构；在热电堆结构上形成正面保护膜；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；采用湿法腐蚀，对定位刻蚀窗口区域的衬底进行刻蚀释放，形成完全释放的背腔；采用气态氢氟酸去除所述正面保护膜，得到保持完整的热电堆结构，完成热电堆的制备。本发明专利技术通过先生长正面保护膜，制备完成背腔后再去除的方式，在具有高选择性释放刻蚀的基础上，保证了热电堆结构的完整性。

【技术实现步骤摘要】
热电堆及其制作方法
本专利技术涉及一种红外探测器
，尤其涉及一种热电堆及其制作方法。
技术介绍
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，相较而言湿法方式比干法方式成本更加低廉，适宜大规模批量生产，然而用于释放的湿法腐蚀剂四甲基氢氧化铵(TMAH)或者氢氧化钾(KOH)液都对正面结构中的电极材料(比如金属A1)具有很强的腐蚀性，因此如何在背腔释放时保护正面结构从而提高成品率是一个关键的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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，本专利技术所采用的技术方案是：作为本专利技术的一个方面，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：在热电堆结构上形成正面保护膜；步骤3：在衬底背面形成掩膜层；步骤4：采用干法刻蚀，在掩膜层上形成定位刻蚀窗口；步骤5：采用湿法腐蚀，对定位刻蚀窗口区域的衬底进行刻蚀释放，形成完全释放的背腔；步骤6：采用气态氢氟酸去除所述正面保护膜，得到保持完整的热电堆结构，完成热电堆的制备。作为本专利技术的另一个方面，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，本专利技术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：本专利技术采用湿法腐蚀技术对衬底进行刻蚀释放，形成完全释放的背腔；在刻蚀释放之前在红外吸收层上生长一层正面保护膜保护热电堆结构；背腔形成后再采用气态氢氟酸技术去除正面保护膜；本专利技术通过先生长正面保护膜，制备完成背腔后再去除的方式，在具有高选择性释放刻蚀的基础上，保证了热电堆结构的完整性；采用本专利技术的制作方法，成本低廉，适宜大规模批量生产。附图说明图1是本专利技术实施例热电堆的制作方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例热电堆的俯视示意图；图3是图2的X-X’的截面示意图；图4是本专利技术实施例子步骤11的示意图；图5是本专利技术实施例子步骤12的示意图；图6是本专利技术实施例子步骤14的示意图；图7是本专利技术实施例子步骤15的示意图；图8是本专利技术实施例子步骤16的示意图；图9是本专利技术实施例步骤2的示意图；图10是本专利技术实施例步骤4的示意图；图11是本专利技术实施例步骤5的示意图；图12是本专利技术实施例步骤6的示意图。以上附图中，附图标记含义如下：1、衬底；2、支撑层；21、第一氧化硅层；22、氮化硅层；23、第二氧化硅层；3、多晶硅热偶；31、冷端；32、热端；4、氧化硅膜；41、电极接触孔；51、电极输出端；52、连接线；53、电极连接端；6、红外吸收层；7、背腔；8、正面保护膜；9、掩膜层；91、定位刻蚀窗口。具体实施方式本专利技术提出了一种工艺简单，与CMOS(complementarymetaloxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺相兼容且适宜批量生产的保护热电堆结构的技术。本专利技术采用常规衬底，通过淀积正面保护膜工艺来保护正面的热电堆结构，进一步在完成背腔湿法腐蚀工艺后采用气态氢氟酸(VHF)技术去除正面保护膜，制作出热电堆。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。作为本专利技术的一个方面，提供一种热电堆的制作方法，如图1、图4至图12所示，包括如下步骤：步骤1：在衬底1正面形成热电堆结构；步骤2：在热电堆结构上形成正面保护膜8；步骤3：在衬底1背面形成掩膜层9；步骤4：采用干法刻蚀，在掩膜层9上形成定位刻蚀窗口91；步骤5：采用湿法腐蚀，对定位刻蚀窗口91区域的衬底1进行刻蚀释放，形成完全释放的背腔7；步骤6：采用气态氢氟酸去除正面保护膜8，得到保持完整的热电堆结构，完成热电堆的制备。在本专利技术的实施例中，热电堆结构由下到上依次包括支撑层2、多晶硅热偶3、氧化硅膜4、电极和红外吸收层6；其中，热电堆结构的形成包括如下子步骤：子步骤11：在衬底1正面形成支撑层2；在本专利技术的实施例中，子步骤11中，如图4所示，支撑层2由衬底1正面向上依次包括第一氧化硅层21、氮化硅层22和第二氧化硅层23；支撑层2的淀积形成方法包括低压化学气相沉积法(LPCVD)、快速热化学气相沉积法(RTCVD)或者等离子增强化学气相沉积法(PECVD)；在本专利技术的实施例中，支撑层2主要起到支撑作用以及作为刻蚀时的停止层；第一氧化硅层21的厚度可以但并不局限于为只要第一氧化硅层21的厚度大于背腔7刻蚀释放的损失厚度即可。第二氧化硅层23的厚度可以但并不局限于为其中，第二氧化硅层23作用是下述多晶硅热偶3刻蚀制备的停止层。子步骤12：如图5所示，在支撑层2上形成多晶硅热偶3；在本专利技术的实施例中，子步骤12中，多晶硅热偶3的制备包括如下子步骤：如图4所示，子步骤121：在支撑层2上淀积多晶硅层；其中，子步骤121中，多晶硅层的淀积形成方法包括低压化学气相沉积法、快速热化学气相沉积法或者等离子增强化学气相沉积法。子步骤122：利用光刻工艺形成图形化的光刻胶；子步骤123：以图形化的光刻胶为掩膜，对多晶硅层进行刻蚀；子步骤124：去除光刻胶，形成多晶硅热偶3；其中，多晶硅热偶3包括一个或者多个；在本专利技术实施例中，如图2和图5所示，多晶硅热偶3包括两个，每个多晶硅热偶为P型，但并不局限于此，还可以为N型或者P/N型对；其中，如图2所示，多晶硅热偶3为矩形，但并不局限于此，还可以为圆形。子步骤13：在支撑层2的裸露区和多晶硅热偶3上形成氧化硅膜4；在本专利技术的实施例中，子步骤13中，氧化硅膜4的形成方法包括低压化学气相沉积法、快速热化学气相沉积法或者等离子增强化学气相沉积法。其中，氧化硅膜4起绝缘作用。子步骤14：如图6所示，在氧化硅膜4上形成电极接触孔41，电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电堆的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：在衬底正面形成热电堆结构；/n步骤2：在热电堆结构上形成正面保护膜；/n步骤3：在衬底背面形成掩膜层；/n步骤4：采用干法刻蚀，在掩膜层上形成定位刻蚀窗口；/n步骤5：采用湿法腐蚀，对定位刻蚀窗口区域的衬底进行刻蚀释放，形成完全释放的背腔；/n步骤6：采用气态氢氟酸去除所述正面保护膜，得到保持完整的热电堆结构，完成热电堆的制备。/n

【技术特征摘要】
1.一种热电堆的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在衬底正面形成热电堆结构；
步骤2：在热电堆结构上形成正面保护膜；
步骤3：在衬底背面形成掩膜层；
步骤4：采用干法刻蚀，在掩膜层上形成定位刻蚀窗口；
步骤5：采用湿法腐蚀，对定位刻蚀窗口区域的衬底进行刻蚀释放，形成完全释放的背腔；
步骤6：采用气态氢氟酸去除所述正面保护膜，得到保持完整的热电堆结构，完成热电堆的制备。


2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤1中，所述热电堆结构由下到上依次包括支撑层、多晶硅热偶、氧化硅膜、电极和红外吸收层；其中，所述热电堆结构的形成包括如下子步骤：
子步骤11：在衬底正面形成支撑层；
子步骤12：在支撑层上形成多晶硅热偶；
子步骤13：在支撑层的裸露区和多晶硅热偶上形成氧化硅膜；
子步骤14：在氧化硅膜上形成电极接触孔，所述电极接触孔延伸至所述多晶硅热偶表面；
子步骤15：在具有电极接触孔的氧化硅膜上形成金属电极；
子步骤16：在具有电极的氧化硅膜上形成红外吸收层；其中，所述红外吸收层裸露电极的引出端区域。


3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述子步骤11中，所述支撑层由衬底正面向上依次包括第一氧化硅层、氮化硅层和第二氧化硅层；
所述支撑层的淀积形成方法包括低压化学气相沉积法、快速热化学气相沉积法或者等离子增强化学气相沉积法；
所述第一氧化硅层的厚度为
所述第二氧化硅层的厚度为


4.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述子步骤12中，所述多晶硅热偶的制备包括如下子步骤：
子步骤121：在所述支撑层上淀积多晶硅层；
子步骤122：利用光刻工艺形成图形化的光刻胶；
子步骤123：以图形化的光刻胶为掩膜，对所述多晶硅层进行刻蚀；
子步骤124：去除光刻胶，形成多晶硅热偶；
其中，所述多晶硅热偶包括一个或者多个；
其中，每个所述多晶硅热偶为P型、N型或者P/N型对；
其中，所述多晶硅热偶包括矩形或者圆形；
其中，所述子步骤121中，所述多晶硅层的淀积形成方法包括低压化学气相沉积法、快速热化学气相沉积法或者等离子增强化学气相沉积法。


5.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，
其中，所述子步骤13中，所述氧化硅膜的形成方法包括低压化学气相沉积法、快速热化学气相沉积法或者等离子增强化学气...

【专利技术属性】
技术研发人员：周娜，雷雨潇，李俊杰，卢一泓，高建峰，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