本发明专利技术讨论了利用由制造厂限定的绝缘体上硅（SOI）的互补金属氧化物半导体（CMOS）晶片制成非制冷红外检测器的多种方法，各SOI-CMOS晶片均可包括：基体层；绝缘层，其具有像素区和围绕像素区的壁区；像素结构，其形成在绝缘层的像素区上；壁结构，其邻近像素结构形成，并位于绝缘层的壁区上；介电层，其覆盖像素结构和壁结构；像素掩膜，其形成在介电层内部，并在干式蚀刻工艺过程中保护像素结构；以及壁掩膜，其形成在介电层内部，并在干式蚀刻工艺过程中保护壁结构，由此在干式蚀刻工艺之后，释放在壁结构和像素结构之间限定的空间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及红外检测器领域，更特别地涉及一种由制造厂限定的绝缘体上硅(SOI)的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片制成的非制冷红外检测器。
技术介绍
非制冷(热的)红外检测器是包括具有红外吸收层(又称作吸热层)和热电转换元件的像素的装置。红外吸收层接收红外线(波)并将红外线转换成热。热电转换元件将热转换成电信号，该电信号传递所接收的红外线的特性。传统的非制冷红外检测器可具有像素阵列，各像素均可包括用于执行热电转换元件的功能的单个二极管。一般而言，单个二极管可具有依据吸热层温度而定的开启电压。当单个二极管导通恒定电流时，横跨过单个二极管的电势差可随着吸热层所转换的热而变化。这样，单个二极管的电势差可用于测量所接收的红外线的强度。为了防止热在像素之间传递，传统的非制冷红外检测器使用多种类型的封闭阱结构以隔热各像素。典型地，封闭阱可形成在基体层上，且它可限定围绕像素的腔室。可在封闭阱和像素之间形成支撑结构，用于将像素悬挂在腔室内。可通过利用客户定制制造工艺将悬挂像素、封闭阱以及支撑结构制造在硅基体上。然而，这些客户定制制造工艺通常包括高精度光刻的若干次重复，执行每次高精度光刻会付出高昂成本和时间。而且，因为高精度光刻的故障率统计较高，因此这些客户定制制造工艺可导致低产量。为了更好的产量，一些传统的红外检测器可牺牲像素、封闭阱、和/或支撑结构的可靠性。因此，需要一种具有提高的质量、较高产量以及低生产成本的非制冷红外检测器。
技术实现思路
本专利技术可提供若干种解决方案来满足前述部分中确定的需求。解决方案之一可包括通过利用由制造厂限定(foundry-defined)的绝缘体上娃(silicon-on-insulator,SOI)的互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)晶片制成非制冷红外检测器的多种方法。一般而言，制造厂限定的S0I-CM0S晶片可通过利用通用S0I-CM0S工艺(又称作标准S0I-CM0S工艺)制成。通用S0I-CM0S工艺可由一个或多个制造厂(例如，制造S0I-CM0S晶片的制造厂商)限定和提供。通用S0I-CM0S工艺可满足很多客户的设计要求。这样，通用S0I-CM0S工艺典型地包括标准设计规则、工艺次序和/或工艺参数，这可减小用于制造制造厂限定的SOI-CMOS晶片的时间和成本。而且，因其标准化的性质，故根据通用SOI-CMOS工艺制成的SOI-CMOS晶片可被其它应用采用。由于规模经济，制造厂限定的SOI-CMOS晶片(又称标准SOI-CMOS晶片)的制造成本可显著降低。本文公开的制造方法包括用于修改制造厂限定的SOI-CMOS晶片的一些工艺步骤。该修改可容许SOI-CMOS晶片结合非制冷红外检测器的功能性和结构性的结构。当与传统光刻和沉积步骤比较时，这些工艺步骤是经济有效的并易于执行，这是因为它们具有相对高的公差范围(又称作非关键的)。有利地，本文公开的方法可容许非制冷红外检测器的成本和产量显著地改善。在一个实施方式中，本专利技术可为用于制造非制冷微测辐射热计的绝缘体上硅(SOI)的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片。所述SOI-CMOS晶片可包括基体层；绝缘层，所述绝缘层形成在所述基体层上，所述绝缘层具有像素区和围绕所述像素区的壁区；像素结构，所述像素结构形成在所述绝缘层的像素区上；壁结构，所述壁结构邻近所述像素结构 形成，并位于所述绝缘层的壁区上；介电层，所述介电层覆盖所述像素结构和所述壁结构；像素掩膜，所述像素掩膜形成在所述介电层内部，并用于在干式蚀刻工艺过程中保护所述像素结构；以及壁掩膜，所述壁掩膜形成在所述介电层内部，并用于在干式蚀刻工艺过程中保护所述壁结构，由此在所述干式蚀刻工艺之后，释放在所述壁结构和所述像素结构之间限定的空间。在另一实施方式中，本专利技术可提供一种由制造厂限定的绝缘体上硅(SOI)的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片所制造成的红外检测器。所述红外检测器可包括多个壁，所述多个壁形成限定第一开口和与所述第一开口相对的第二开口的通阱；红外传感器，所述红外传感器配置成检测穿过所述通阱的所述第一开口或所述第二开口之一的红外波；以及支撑臂，所述支撑臂将所述传感器连接到所述多个壁中的至少一个，以将所述红外传感器悬挂在所述通阱内部并邻近所述第一开口。在另一实施方式中，本专利技术可提供一种由制造厂限定的绝缘体上硅(SOI)的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片制成非制冷红外检测器的方法，所述SOI-CMOS晶片具有基体层；绝缘层，所述绝缘层形成在所述基体层上，并具有像素区和围绕所述像素区的壁区；像素结构，所述像素结构形成在所述绝缘层的像素区上；壁结构，所述壁结构邻近所述像素结构形成，并位于所述绝缘层的壁区上；介电层，所述介电层覆盖所述像素结构和所述壁结构；像素掩膜，所述像素掩膜形成在所述介电层内部，并覆盖所述像素结构；以及壁掩膜，所述壁掩膜形成在所述介电层内部，并覆盖所述壁结构。所述方法可包括如下步骤穿透所述基体层的部分执行第一垂直蚀刻，以限定由所述绝缘层的像素区终止的背侧像素空间；穿透所述介电层的未被所述像素掩膜和所述壁掩膜覆盖的部分以及穿透所述绝缘层的未被所述像素掩膜和所述壁掩膜覆盖的部分执行第二垂直蚀刻，以限定用于将所述像素结构和所述壁结构隔离的前像素空间；以及移除所述像素掩膜和所述壁掩膜。在又一实施方式中，本专利技术可提供一种由制造厂限定的绝缘体上硅(SOI)的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片制成非制冷红外检测器的方法，所述SOI-CMOS晶片具有基体层；绝缘层，所述绝缘层形成在所述基体层上，并具有像素区和围绕所述像素区的壁区；像素结构，所述像素结构形成在所述绝缘层的像素区上；壁结构，所述壁结构邻近所述像素结构形成，并位于所述绝缘层的壁区上；介电层，所述介电层覆盖所述像素结构和所述壁结构；像素掩膜，所述像素掩膜形成在所述介电层内部，并覆盖所述像素结构；以及壁掩膜，所述壁掩膜形成在所述介电层内部，并覆盖所述壁结构。所述方法可包括如下步骤穿透所述介电层的未被所述像素掩膜和所述壁掩膜覆盖的部分以及穿透所述绝缘层的未被所述像素掩膜和所述壁掩膜覆盖的部分执行垂直蚀刻，以限定用于将所述像素结构和所述壁结构隔离的前像素空间；移除所述像素掩膜和所述壁掩膜；以及执行各向异性硅蚀刻以在所述基体层上和所述像素结构之下形成阱，所述阱限定背侧像素空间，所述背侧像素空间接合所述前侧像素空间以将所述像素结构与所述基体层和所述壁结构隔热。该
技术实现思路
仅提供用来引入某些概念，并不确定所要求主题的任何关键或本质特征。附图说明当审查以下附图和详细描述时，本领域技术人员将会清楚本专利技术的其它系统、方法及优点。意图包含在该描述中的所有这些附加系统、方法、结构及优点均落入本专利技术的范围内，并受到所附权利要求的保护。附图中示出的组成部件不一定按比例绘制，而可扩大以 更清楚图示本专利技术的重要结构。在这些附图中，相似参考标号标示所有不同视图中的相似部件，其中图I示出根据本专利技术一实施方式的红外检测器像素的俯视图；图2A示出根据本专利技术一实施方式的红外检测器像素的立体图；图2B示出根据本专利技术一实施方式的红外检测器像素的横截面图；图3A-3H示出根本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：塔伊丰·阿克因，塞利姆·艾米诺格鲁，
申请(专利权)人：米克罗森斯电子工贸有限公司，
类型：
国别省市：
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