双吸收层的远红外光传感器及其制造方法技术

一种远红外光传感器，包含基板、热电堆结构以及热吸收层。热电堆结构配置于基板上。热吸收层覆盖于热电堆结构上，其中热吸收层中具有金属层被蚀刻后留下的镂空空间。有金属层被蚀刻后留下的镂空空间。有金属层被蚀刻后留下的镂空空间。

【技术实现步骤摘要】
双吸收层的远红外光传感器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种温度计结构，更特别涉及一种可提升热收集效率的具有双吸收层的远红外光传感器及其制造方法。

技术介绍

[0002]图1显示一种习知远红外光感测结构1的剖视图，远红外光感测结构1包含远红外光感测元件10以及外围电路15。远红外光感测元件10形成于基板11上并具有感测区16。感测区16可感测远红外光FIR。远红外光感测元件10包括介质层12，且感测区位于介质层12内。感测区16具有堆栈结构161与分隔(partition)结构162及163，该分隔结构162及163形成环状结构并围绕堆栈结构161。堆栈结构161与分隔结构162及163分别包含多晶硅层poly1及poly2。
[0003]远红外光感测结构可以CMOS制程来制作，基板11上还会形成外围电路15，其中外围电路15包括至少一金属氧化半导体(metal oxide semiconductor，MOS)元件17、复数金属层M1～M4以及导孔V0。导孔V0用于电性连接复数金属层M1
‑
M4与金属氧化半导体元件17。
[0004]然而，目前的远红外光感测元件10中，位于感测区16上方的介质层12的厚度h0受限于CMOS制程而无法轻易调整。这会导致远红外光感测元件10的感测效能及画面更新率无法精确控制与调整。
[0005]有鉴于此，本专利技术则提供一种通过缩小热吸收层的体积以提升热收集效率的远红外光传感器及其制造方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种通过缩小热吸收层的体积并配置多层热吸收层以提升热收集效率的远红外光传感器及其制造方法。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种在热吸收层上配置氮化硅层以增加远红外光的吸收光谱范围的远红外光传感器及其制造方法。
[0008]为达上述目的，本专利技术提供一种包含基板、热电堆结构以及热吸收层的远红外光传感器。所述热电堆结构配置于所述基板上。所述热吸收层覆盖于所述热电堆结构上，并具有第一热吸收层重叠于第二热吸收层上，其中，所述第一热吸收层及所述第二热吸收层由连接层所连接，且所述连接层的截面积小于所述第一热吸收层及所述第二热吸收层的截面积。
[0009]除此之外，本专利技术还提供一种远红外光感测元件的制作方法，包含：在基板上形成热电堆结构；在所述热电堆结构上方形成第一金属层部分重叠所述热电堆结构；在所述热电堆结构上方对应所述热电堆结构形成阻挡层；在所述阻挡层上方对应所述阻挡层形成第二金属层，其中，所述热电堆结构、所述第一金属层、所述阻挡层及所述第二金属层包覆于介质层中；以第一蚀刻步骤从所述介质层的表面蚀刻至所述第一金属层、所述第二金属层及所述基板；以及以第二蚀刻步骤移除所述第一金属层、所述第二金属层及所述热电堆结
构下方的所述基板的一部分，以使所述热电堆结构与所述阻挡层之间的所述介质层形成双层热吸收层。
[0010]除此之外，本专利技术还提供一种包含基板、热电堆结构以及热吸收层的远红外光传感器。所述热电堆结构配置于所述基板上。所述热吸收层覆盖于所述热电堆结构上，其中所述热吸收层中具有金属层被蚀刻后留下的镂空空间。
[0011]本专利技术实施例的远红外光感测元件中，热吸收层中可通过配置不同的牺牲金属层以移除热吸收层中不同形状及区域的介质层。
[0012]为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本专利技术的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。
附图说明
[0013]图1是已知远红外光感测结构的剖视图；
[0014]图2是本专利技术实施例的远红外光传感器的剖视图；
[0015]图3A至图3K是本专利技术实施例的远红外光传感器的制作流程图；
[0016]图4是本专利技术另一实施例的远红外光感测元件的剖视图；及
[0017]图5是本专利技术再一实施例的远红外光感测元件的剖视图。
[0018]附图标记说明
[0019]200远红外光感测元件
[0020]21热电堆结构
[0021]22分隔结构
[0022]23、230介质层
[0023]231第一吸收层
[0024]232连接层
[0025]233第二吸收层
[0026]242
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244阻挡层
[0027]900外围电路
[0028]91金属氧化半导体元件
[0029]V0导孔
[0030]P1第一多晶硅层
[0031]P2第二多晶硅层
具体实施方式
[0032]本专利技术实施例的远红外光传感器通过移除热吸收层中的部分介质层以形成至少一镂空空间，并在远红外光行进方向形成多个热吸收层，以提高热吸收效率。此外，热吸收层上还配置氮化硅(Si2N4)层以增加远红外光的吸收光谱范围。
[0033]请参照图2，其为本专利技术实施例的远红外光传感器2的剖视图。远红外光传感器2包含基板20，以及远红外光感测元件(有时简称为感测元件)200和外围电路900形成于基板20上。图2的远红外光传感器2例如是以标准CMOS制程所制作的2层多晶硅层与5层金属层堆栈结构的微机电系统(MEMS)结构。
[0034]外围电路900例如包含金属氧化半导体(MOS)元件91、复数金属层M1
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M5(但不限于五层，亦可四层、六层或超过六层)以及复数导孔(via)V0，其中该等元件埋设于介质层23中。导孔V0连接金属层M1
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M5及MOS元件91。以CMOS制作MOS元件91的方式为已知且并非本专利技术的主要目的，故于此不再赘述。
[0035]感测元件200包含热电堆结构21、分隔结构22、热吸收层(例如指包覆热电堆结构21及位于其上方的介质层23)、多个阻挡层242
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244(其作用举例说明于后)以及复数金属层M1
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M5。一种实施方式中，感测元件200中的复数金属层M1
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M5与外围电路900中的复数金属层M1
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M5以相同CMOS制程所制作。
[0036]分隔结构22配置于基板20上，用于分隔远红外光传感器2的每个像素与其相邻像素，其中每个像素例如包含多个串接的热电偶以形成热电堆结构21。分隔结构22包含第一多晶硅层P1及第二多晶硅层P2以介质层230分隔。若从远红外光传感器2的上方视之，热电堆结构21例如呈矩形，而分隔结构22围绕热电堆结构21周围并介于像素与像素之间。
[0037]热电堆结构21配置于基板20上，该基板20例如是硅基板，但不限于此，其可选用习知MEMS结构中的基板所使用的材料。热电堆结构21包含第一多晶硅层P1及第二多晶硅层P2(其与分隔结构22中的第一多晶硅层P1及第二多晶硅层P2是以相同CMOS制程所制作，但不限于此)相互堆栈，其中第一多晶硅层P1及第二多晶硅层P2的塞贝克(seebeck)系数不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远红外光传感器，该远红外光传感器包含：基板；热电堆结构，该热电堆结构配置于该基板上；以及热吸收层，该热吸收层覆盖于所述热电堆结构上，并具有第一热吸收层重叠于第二热吸收层上，其中，所述第一热吸收层及所述第二热吸收层由连接层所连接，且所述连接层的截面积小于所述第一热吸收层及所述第二热吸收层的截面积。2.根据权利要求1所述的远红外光传感器，还包含外围电路配置于所述基板上，所述外围电路包含多层金属层，其中，所述连接层在横向方向上对位所述金属层其中一者。3.根据权利要求1所述的远红外光传感器，还包含外围电路配置于所述基板上，所述外围电路包含多层金属层，其中，所述连接层在横向方向上不对位所述金属层。4.根据权利要求1所述的远红外光传感器，其中，所述连接层的宽度小于10微米。5.根据权利要求1所述的远红外光传感器，其中，所述连接层的所述截面积小于所述第一热吸收层及所述第二热吸收层的所述截面积的1/10。6.根据权利要求1所述的远红外光传感器，其中，所述第一热吸收层的上表面还配置阻挡层，该阻挡层用作为蚀刻终止层。7.根据权利要求6所述的远红外光传感器，还包含外围电路配置于所述基板上，所述外围电路包含多层金属层，其中，所述阻挡层低于所述金属层的最上层。8.根据权利要求1所述的远红外光传感器，其中，所述热电堆结构包含：第一多晶硅层及第二多晶硅层相互堆栈，其中所述第一多晶硅层及所述第二多晶硅层的塞贝克系数不同；介质层，夹设于所述第一多晶硅层及所述第二多晶硅层之间；以及金属层，分别通过导孔连接所述第一多晶硅层及所述第二多晶硅层。9.一种远红外光感测元件的制作方法，该制作方法包含：在基板上形成热电堆结构；在所述热电堆结构上方形成第一金属层部分重叠所述热电堆结构；在所述热电堆结构上方对应所述热电堆结构形成阻挡层；在所述阻挡层上方对应所述阻挡层形成第二金属层，其中，所述热电堆结构、所述第一金属层、所述阻挡层及所述第二金属层包覆于介质层中；以第一蚀刻步骤从所述介质层的表面蚀刻至所述第一金属层、所述第二金属层及所述基板；以及以第二蚀刻步...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明翰，胡志帆，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：