底电极红外探测器结构制造技术

本发明专利技术提供一种底电极红外探测器结构，包括：设于介质结构内的底电极结构，所述底电极结构包括金属互连层和位于所述金属互连层上的金属通孔；设于所述介质结构表面的反射层；设于所述反射层上微桥结构，所述微桥结构包括微桥桥面及支撑结构，所述微桥桥面包括自下而上依次设置的第一红外敏感层和红外保护层，所述支撑结构包括自内向外依次设置的电极柱、第一功能层和第二红外敏感层。通过第二红外敏感层与反射层形成欧姆接触，有效提升器件的性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
底电极红外探测器结构


[0001]本专利技术涉及红外探测器
，更具体地，涉及一种底电极红外探测器结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]微电子机械系统(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical
‑
Systems,MEMS)技术具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点，故其已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
中一种具体的微电子机械系统MEMS产品，其利用敏感材料探测层如非晶硅或氧化钒吸收红外，从而引起其电阻的变化，据此来实现热成像功能。
[0003]传统红外探测器结构使用金属支撑和电连接柱，或者电连接孔侧壁的金属来实现微桥表面器件与底部衬底上的电路相连接，其工艺较复杂，需要分别形成支撑结构和电连接孔，因而成本较高。同时，由于敏感层组成的器件一般是由敏感层上的金属图形定义的，其尺寸均匀性受到光刻及刻蚀等诸多工艺的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种底电极红外探测器结构及其制作方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种底电极红外探测器结构，其特征在于，包括：
[0006]衬底，所述衬底的表面具有介质结构；
[0007]设于所述介质结构内的底电极结构，所述底电极结构包括金属互连层和位于所述金属互连层上的金属通孔，所述金属通孔的顶面与所述介质结构的表面平齐；
[0008]设于所述底电极结构上微桥结构，所述微桥结构包括微桥桥面及支撑结构，所述微桥桥面包括自下而上依次设置的第一红外敏感层和红外保护层，所述支撑结构包括电极柱、自内向外依次包覆所述电极柱侧壁和底部的第一功能层和第二红外敏感层；
[0009]设于所述底电极结构和所述支撑结构之间的反射层，所述反射层设于所述介质结构表面，部分所述反射层位于所述支撑结构的底部且与所述金属互连层相对设置，部分所述反射层位于所述微桥桥面的下方且与所述第一红外敏感层之间形成空腔；其中：
[0010]所述电极柱的顶面和所述第一功能层的顶面平齐，所述第二红外敏感层自所述支撑结构的顶面延伸与所述第一红外敏感层相连，所述红外保护层覆盖所述第一红外敏感层的表面以及所述电极柱的顶面和所述第一功能层的顶面。
[0011]优选地，所述第二红外敏感层通过位于所述支撑结构下方的部分所述反射层与所述底电极结构电连接；所述第一红外敏感层的材料和所述第二红外敏感层的材料相同。
[0012]优选地，所述支撑结构还包括自所述第二红外敏感层向外设置的第二功能层和第三红外敏感层；其中，所述第二功能层的顶面和所述第三红外敏感层的顶面与所述第一红
外敏感层的底面相连，所述第三红外敏感层通过位于所述支撑结构下方的部分所述反射层与所述底电极结构电连接。
[0013]本专利技术第二方面提供一种底电极红外探测器结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014]提供衬底，在所述衬底表面形成介质结构以及位于所述介质结构内的金属互连层和金属通孔；
[0015]在所述介质结构的表面形成反射层；
[0016]在所述介质结构表面和反射层表面形成牺牲层；
[0017]形成贯穿所述牺牲层的支撑孔；
[0018]在所述牺牲层上和所述支撑孔的侧壁和底部沉积第一红外敏感材料形成初始第一红外敏感层；
[0019]在所述支撑孔的侧壁和底部形成第一功能层和填充所述支撑孔的电极柱；
[0020]图形化所述初始第一红外敏感层，形成位于所述牺牲层上的第一红外敏感层和位于所述支撑孔侧壁和底部的第二红外敏感层；
[0021]在所述第一红外敏感层上形成红外保护层；
[0022]通过释放工艺去除所述牺牲层，在所述底电极结构上形成微桥桥面和支撑结构。
[0023]优选地，在所述支撑孔的侧壁和底部形成第一功能层和填充所述支撑孔的电极柱包括：在所述初始第一红外敏感层表面依次沉积第一功能材料和电极材料，所述电极材料填充所述支撑孔；去除牺牲层上的第一功能材料和电极材料；对所述衬底进行第一退火工艺，所述第一功能材料与位于所述支撑孔侧壁和底部的所述初始第一红外敏感层反应生成所述第一功能层。
[0024]优选地，形成所述初始第一红外敏感层之前，还在所述支撑孔的侧壁和底部依次形成第三红外敏感层和第二功能层。
[0025]优选地，第三红外敏感层和第二功能层的形成工艺包括：在所述牺牲层上和所述支撑孔的侧壁和底部依次沉积第二红外敏感材料和第二功能材料；去除所述牺牲层上的第二红外敏感材料和第二功能材料，形成覆盖所述支撑孔侧壁和底部的第三红外敏感层和位于所述第三红外敏感层上的初始第二功能层；对所述衬底进行第二退火工艺，所述初始第二功能层和所述第三红外敏感层反应形成第二功能层。
[0026]优选地，所述第一功能材料和所述第二功能材料为金属材料，所述金属材料包括锰、钛、锆、钽、钨、钯、铂、钴、镍、钇中的一种或多种组合；所述第一红外敏感材料和所述第二红外敏感材料包括单晶硅、非晶硅、多晶硅或微晶硅中的一种或多种组合；所述电极材料包括TiN或Pt中的一种或两种组合。
[0027]优选地，所述牺牲层的材料包括非晶碳、有机物、非晶硅中的一种或多种组合。
[0028]优选地，在所述介质结构表面和反射层表面形成牺牲层后，还在所述牺牲层上形成牺牲保护层；通过释放工艺去除所述牺牲层时，还去除所述牺牲保护层。
[0029]从上述技术方案可以看出，本专利技术提供一种底电极红外探测器结构及其制备，利用第二红外敏感层和第三红外敏感层的导电特性，通过第二红外敏感层或第三红外敏感层与反射层形成欧姆接触，有效提升器件的性能；同时形成第二红外敏感层包裹电极柱的结构，降低寄生电阻，有效地降低工艺复杂性和成本，并提高产品性能，具有显著的意义。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为是本专利技术第一较佳实施例的一种底电极红外探测器结构示意图
[0032]图2为是本专利技术第二较佳实施例的一种底电极红外探测器结构示意图
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。
[0034]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。
[0035]在以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种底电极红外探测器结构，其特征在于，包括：衬底，所述衬底的表面具有介质结构；设于所述介质结构内的底电极结构，所述底电极结构包括金属互连层和位于所述金属互连层上的金属通孔，所述金属通孔的顶面与所述介质结构的表面平齐；设于所述底电极结构上微桥结构，所述微桥结构包括微桥桥面及支撑结构，所述微桥桥面包括自下而上依次设置的第一红外敏感层和红外保护层，所述支撑结构包括电极柱、自内向外依次包覆所述电极柱侧壁和底部的第一功能层和第二红外敏感层；设于所述底电极结构和所述支撑结构之间的反射层，所述反射层设于所述介质结构表面，部分所述反射层位于所述支撑结构的底部且与所述金属互连层相对设置，部分所述反射层位于所述微桥桥面的下方且与所述第一红外敏感层之间形成空腔；其中：所述电极柱的顶面和所述第一功能层的顶面平齐，所述第二红外敏感层自所述支撑结构的顶面延伸与所述第一红外敏感层相连，所述红外保护层覆盖所述第一红外敏感层的表面以及所述电极柱的顶面和所述第一功能层的顶面。2.如权利要求1所述的底电极红外探测器结构，其特征在于，所述第二红外敏感层通过位于所述支撑结构下方的部分所述反射层与所述底电极结构电连接；所述第一红外敏感层的材料和所述第二红外敏感层的材料相同。3.如权利要求3所述的底电极红外探测器结构，其特征在于，所述支撑结构还包括自所述第二红外敏感层向外设置的第二功能层和第三红外敏感层；其中，所述第二功能层的顶面和所述第三红外敏感层的顶面与所述第一红外敏感层的底面相连，所述第三红外敏感层通过位于所述支撑结构下方的部分所述反射层与所述底电极结构电连接。4.一种底电极红外探测器结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底，在所述衬底表面形成介质结构以及位于所述介质结构内的金属互连层和金属通孔；在所述介质结构的表面形成反射层；在所述介质结构表面和反射层表面形成牺牲层；形成贯穿所述牺牲层的支撑孔；在所述牺牲层上和所述支撑孔的侧壁和底部沉积第一红外敏感材料形成初始第一红外敏感层；在所述支撑孔的侧壁和底部形成第一功能层和填充所述支撑孔的电极柱；图形化所述初始第一红外敏感层，形成位于所述牺牲层上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：康晓旭，钟晓兰，李铭，
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：