基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法技术

本申请实施例提供一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法，涉及半导体技术领域，用于解决相关技术中去除牺牲层时，易对微桥结构和梁结构造成损伤的技术问题，该制备方法包括提供基底，基底上具有第一牺牲层；形成梁结构和微桥结构；形成覆盖梁结构和微桥结构的第二牺牲层；去除第一牺牲层和第二牺牲层。本申请实施例通过形成覆盖梁结构和微桥结构的第二牺牲层，利用第二牺牲层对梁结构和微桥结构的侧面进行防护，防止在去除第一牺牲层时对梁结构和微桥结构造成损伤，提高红外传感器芯片的性能。传感器芯片的性能。传感器芯片的性能。

【技术实现步骤摘要】
基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法


[0001]本申请实施例涉及半导体
，尤其涉及一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片是一种热探测器，其原理是利用微结构吸收外界物体辐射的红外线，并产生电阻、电压等信号的变化，再利用读出电路将信号放大处理，得到对外界物体辐射红外信号强弱的探测。
[0003]相关技术中，基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片通常包括集成电路（Integrated Circuit，简称IC）、微桥结构以及梁结构，其中，IC为红外信号处理电路，微桥结构为感应红外的器件，该微桥结构通常包括桥梁和微桥桥面，桥梁用于实现支撑作用，微桥桥面用于红外信号感应，梁结构用于实现微桥桥面与集成电路之间的电连接。
[0004]在制备微桥结构和梁结构时，通常需要先在基底上形成牺牲层，然后形成微桥结构和梁结构，最后利用刻蚀气体去除牺牲层，使得微桥结构和梁结构处于悬空的状态。
[0005]但是，在去除牺牲层的过程中，由于微桥结构与梁结构之间以及梁结构内均具有间隙，在向牺牲层的表面通入刻蚀气体时，刻蚀气体会对微桥结构和梁结构的顶面以及侧面进行刻蚀，进而损坏微桥结构和梁结构的电极层，降低红外传感器芯片的性能。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本申请实施例提供一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法，以解决相关技术中去除牺牲层，易对微桥结构和梁结构造成损伤的技术问题。/>[0007]为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：本申请实施例第一方面提供一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其包括如下的步骤：提供基底，所述基底上具有第一牺牲层；形成梁结构和微桥结构，所述微桥结构包括桥面以及与桥面连接的桥梁，其中，所述桥梁位于所述第一牺牲层内，并与所述基底内的电路电连接，所述桥面设置在所述第一牺牲层上，并与所述梁结构连接，所述梁结构内具有间隙；形成覆盖所述梁结构和所述微桥结构的第二牺牲层；去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。
[0008]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的步骤中，包括：图形化所述第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成刻蚀孔；向所述刻蚀孔内通过刻蚀气体，以去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。
[0009]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，所述刻蚀孔的内壁与所述梁结构靠近该所述刻蚀孔之间距离大于0.05um。
[0010]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，图形化所述第二牺牲层的步骤中，包括：在所述第二牺牲层上形成第一掩膜层；图形化所述第一掩膜层，以在所述第一掩膜层内形成第一开口，所述第一开口暴露出微桥结构；去除暴露在所述第一开口内的部分厚度的第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成第一凹槽；去除所述第一掩膜层；在所述第一凹槽内形成第二掩膜层，所述第二掩膜层延伸至所述第一凹槽外，并覆盖在所述第二牺牲层上；图形化所述第二掩膜层，以在所述第二掩膜层内形成至少三个第二开口，三个所述第二开口分别暴露出所述间隙、所述梁结构和所述微桥结构之间的区域以及所述桥梁所围成的区域的部分；去除暴露在所述第二开口内的所述第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成刻蚀孔，所述刻蚀孔与所述第二开口一一对应。
[0011]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，所述第一凹槽的深度占所述第二牺牲层的厚度1/3
‑
1/2。
[0012]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，去除暴露在所述第二开口内的所述第二牺牲层的步骤之后，在去除所述第一牺牲层的步骤之前，所述制备方法还包括：去除所述第二掩膜层。
[0013]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，提供基底，所述基底上具有第一牺牲层的步骤中，包括：在所述基底上形成介质层；图形化所述介质层，以在所述介质层内形成多个通孔；在每个所述通孔内形成互连结构。
[0014]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，形成梁结构和微桥结构的步骤中包括：在所述第一牺牲层内形成多个连接孔，每个所述连接孔暴露出一个所述互连结构；在所述连接孔的侧壁上形成第一初始保护层，所述第一初始保护层延伸至所述连接孔外，并覆盖在所述第一牺牲层上；在所述第一初始保护层上形成红外吸收层，所述红外吸收层覆盖部分所述第一初始保护层，所述红外吸收层在所述连接孔内形成中间孔；形成覆盖所述中间孔的底壁、所述红外吸收层和第一初始保护层的初始电极层；去除部分初始电极层，被保留下来的所述初始电极层构成电极层；在所述电极层上形成第二初始保护层，所述第二初始保护层还覆盖在暴露出来的第一初始保护层和所述红外吸收层；图形化位于所述第一牺牲层上的所述第一初始保护层和第二初始保护层，被保留
下来的所述第一初始保护层构成第一保护层，被保留下来的所述第二初始保护层构成第二保护层，其中，位于第一区域内的依次层叠设置的第一保护层、电极层和第二保护层构成梁结构，位于第二区域内的依次层叠设置的第一保护层、红外吸收层、电极层以及第二保护层构成微桥结构。
[0015]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，所述第一保护层和所述第二保护层材质包括氧化硅或者氮化硅。
[0016]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材质均包括非晶硅、聚酰亚胺或者多晶硅中的一种。
[0017]本申请实施例的第二方面提供了一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片，通过如上所述基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法制得，包括基底；第一牺牲层，所述第一牺牲层设置在所述基底上；梁结构，所述梁结构设置在所述第一牺牲层内，且梁结构内具有间隙；微桥结构，所述微桥结构包括桥面以及与桥面连接的桥梁，其中，所述桥面设置在所述第一牺牲层上，所述桥梁位于所述第一牺牲层内，并与所述基底内的电路电连接；第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖在所述梁结构和所述微桥结构上，且所述第二牺牲层内具有至少三个刻蚀孔，其中，两个所述刻蚀孔贯穿所述第一牺牲层，分别暴露出所述间隙、所述梁结构和所述微桥结构之间的区域，另一个刻蚀孔延伸至所述第一牺牲层内，并暴露出所述桥梁所围成的区域的部分。
[0018]如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片，其中，暴露出所述桥梁所围成的区域的部分的刻蚀孔的孔底与所述桥梁的上表面之间具有间隔。
[0019]本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法中，通过形成覆盖梁结构和微桥结构的第二牺牲层，利用第二牺牲层对梁结构和微桥结构的侧面进行防护，防止在去除第一牺牲层时对梁结构和微桥结构造成损伤，提高红外传感器芯片的性能。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于半导体CMOS工艺的红外探测芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供基底，所述基底上具有第一牺牲层；形成梁结构和微桥结构，所述微桥结构包括桥面以及与桥面连接的桥梁，其中，所述桥梁位于所述第一牺牲层内，并与所述基底内的电路电连接，所述桥面设置在所述第一牺牲层上，并与所述梁结构连接，所述梁结构内具有间隙；形成覆盖所述梁结构和所述微桥结构的第二牺牲层；去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。2.根据权利要求1所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的步骤中，包括：图形化所述第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成刻蚀孔；向所述刻蚀孔内通过刻蚀气体，以去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。3.根据权利要求2所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述刻蚀孔的内壁与所述梁结构靠近该所述刻蚀孔之间距离大于0.05um。4.根据权利要求3所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，图形化所述第二牺牲层的步骤中，包括：在所述第二牺牲层上形成第一掩膜层；图形化所述第一掩膜层，以在所述第一掩膜层内形成第一开口，所述第一开口暴露出微桥结构；去除暴露在所述第一开口内的部分厚度的第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成第一凹槽；去除所述第一掩膜层；在所述第一凹槽内形成第二掩膜层，所述第二掩膜层延伸至所述第一凹槽外，并覆盖在所述第二牺牲层上；图形化所述第二掩膜层，以在所述第二掩膜层内形成至少三个第二开口，三个所述第二开口分别暴露出所述间隙、所述梁结构和所述微桥结构之间的区域以及所述桥梁所围成的区域的部分；去除暴露在所述第二开口内的所述第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成刻蚀孔，所述刻蚀孔与所述第二开口一一对应。5.根据权利要求4所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述第一凹槽的深度占所述第二牺牲层的厚度1/3
‑
1/2。6.根据权利要求5所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，去除暴露在所述第二开口内的所述第二牺牲层的步骤之后，在去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的步骤之前，所述制备方法还包括：去除所述第二掩膜层。7.根据权利要求1
‑
5任一项所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，提供基底，所述基底上具有第一牺牲层的步骤中，包括：在所述基底上形成介质层；图形化所述介质层，以在所述介质层内形成多个通孔；在每个所述通孔内...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，郭得福，段程鹏，王鹏，欧秦伟，
申请(专利权)人：西安中科立德红外科技有限公司，
类型：发明
国别省市：