探测结构的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种探测结构的制造方法，属于半导体技术领域。该方法包括：在硅衬底上形成第一牺牲层，并在所述第一牺牲层上形成第一释放保护层；在所述第一释放保护层上形成电极层，所述电极层包括第一电极和第二电极；在所述电极层上形成第二牺牲层，使第一电极和第二电极嵌在其中，并图形化所述第二牺牲层以去除第一电极和第二电极上的所述第二牺牲层；在所述电极层和所述第二牺牲层之上形成热敏感层，所述热敏感层分别与所述第一电极和第二电极形成电连接，以将光信号转换得到的电信号输出到外围电路；在所述热敏感层之上形成第二释放保护层，并去除所述第一牺牲层，以形成微桥结构。本发明专利技术提高了该红外探测装置的性能、成品率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
探测结构的制造方法
本专利技术属于半导体
，具体地说，涉及一种探测结构的制造方法。
技术介绍
微电子机械系统(MicroElectroMechanicalSystems，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。红外探测装置是红外探测
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线，从而引起其电阻的变化，据此来实现热成像功能。据此，红外探测装置可以广泛应用于电力网络的安全检测、森林火警的探测以及人体温度的探测等其他场所。现有技术中，在制造红外探测装置时，先通过化学气相沉积工艺(CVD)依次在硅衬底上沉积牺牲层、释放保护层、支撑层，以及敏感材料层，接着在该敏感材料层上沉积金属层，然后利用光刻胶光刻出金属电极图形，再通过湿法或者干法刻蚀工艺将敏感材料探测层上没有光刻胶保护的金属层去除并形成金属电极；通过释放工艺去除牺牲层以形成在硅衬底之上形成半悬空的微桥结构，该微桥结构包括支撑层，在具体制作时，可以采用两层结构分别作为释放保护层和支撑层，也可以采用一层结构同时实现释放保护和支撑的作用。由此可见，现有技术的红外探测制造工艺中，直接在探测器敏感材料层上沉积金属层并通过光刻和刻蚀工艺形成金属电极的工艺因直接在探测器敏感材料层上进行刻蚀，一方面，对电极材料造成的损伤，另外一方面在后续工艺中会在热敏感材料层上形成刻蚀损伤或污染，这些污染或损伤会对红外探测装置的质量产生不良影响，例如其均匀性、灵敏度会大大降低，金属电极间产生短路。专利技术内容本专利技术所要解决的技术问题是提供一种探测结构的制造方法，用以避免刻蚀敏感层材料时对电极材料造成的损伤，以及电极间的短路，提高该红外探测装置的性能、成品率和可靠性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种探测结构的制造方法，该方法包括：在硅衬底上形成第一牺牲层，并在所述第一牺牲层上形成第一释放保护层；在所述第一释放保护层上形成电极层，所述电极层包括第一电极和第二电极；在所述电极层上形成第二牺牲层，使第一电极和第二电极嵌在其中，并图形化所述第二牺牲层以去除第一电极和第二电极上的所述第二牺牲层；在所述电极层和所述第二牺牲层之上形成热敏感层；在所述热敏感层上形成介质层；在所述介质层上形成第二释放保护层，并去除所述第一牺牲层，以形成微桥结构；其中，所述热敏感层分别与所述第一电极和第二电极形成电连接，以将光信号转换得到的电信号输出到外围电路。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种红外探测装置，该装置包括：设置在一硅衬底上的第一牺牲层；设置在第一牺牲层表面的微桥结构；设置在所述微桥结构上的第一释放保护层；设置在所述第一释放保护层之上的电极层，所述电极层包括第一电极和第二电极；设置在所述电极层中的第一电极和第二电极之上的第二牺牲层，所述第二牺牲层露出所述第一电极和第二电极；设置在所述第二牺牲层之上且通过第二牺牲层中的露出部分分别与所述第一电极和第二电极连接的热敏感层；设置在所述热敏感层上的介质层；设置在所述介质层上的第二释放保护层。与现有的方案相比，在制作完电极层之后，在电极层之上形成一第二牺牲层，将所述电极层中的嵌在其中，再通过图形化处理裸露处所述电极层中的第一电极和第二电极，使得与后续形成的热敏感层电连接，从而形成一个热阻，由于第二牺牲层的存在，避免了刻蚀敏感层材料时对电极材料造成的损伤，以及在热敏感材料层上形成刻蚀损伤或污染，从而避免了电极间的短路，相应地可提高该红外探测装置的性能、成品率和可靠性。附图说明图1为本专利技术探测结构的制造方法实施例一流程示意图；图2为本专利技术上述方法实施例一对应方法形成的红外探测装置结构示意图，其中未去除第一牺牲层；图3为本专利技术上述方法实施例一对应方法形成的红外探测装置结构示意图，其中去除了第一牺牲层。图4为本专利技术探测结构的制造方法实施例二流程示意图；图5为上述方法实施例一中形成了第一释放保护层、电极层、第二牺牲层的结构示意图；图6为上述方法实施例一中形成了露出电极层的结构示意图；图7为上述方法实施例一中形成热敏层后的结构示意图；图8为上述方法实施例一中在所述热敏层之上形成介质层。图9为上述方法实施例一中对介质层和热敏层进行图形化处理；图10为上述方法实施例一中在所述介质层之上形成第二释放保护层，并去除了第二牺牲层。具体实施方式以下将配合图式及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。本专利技术的下述实施例中，在制作完电极层之后，在电极层之上形成一第二牺牲层，将所述电极层中的嵌在其中，再通过图形化处理裸露处所述电极层中的第一电极和第二电极，使得与后续形成的热敏感层电连接，从而形成一个热阻，由于第二牺牲层的存在，避免了刻蚀敏感层材料时对电极材料造成的损伤，避免了电极间的短路，相应地可提高该红外探测装置的性能、成品率和可靠性。图1为本专利技术探测结构的制造方法实施例一流程示意图，如图1所示，该方法包括：步骤101、在硅衬底上形成第一牺牲层，并在所述第一牺牲层上形成第一释放保护层；本实施例中，所述第一牺牲层的材料可以为有机物，优选地，所述有机物可以为聚酰亚胺。对应有机物材料的第一牺牲层，所述第一释放保护层的可以材料为硅、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和碳化硅；或者，第一释放保护层的材料可以为非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和碳化硅；或者，所述第一释放保护层的材料可以为掺有杂质的氮氧化硅、氮化硅和碳化硅磷；或者，所述第一释放保护层的材料可以为掺有杂质的非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅；所述杂质包括氮化硅和碳化硅。在另外一实施例中，所述第一牺牲层的材料还可以为硅。对应硅材料的第一牺牲层，所述第一释放保护层的材料可以为二氧化硅、氮氧化硅，或者，所述第一释放保护层的材料可以为非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅；或者所述第一释放保护层的材料可以为掺有杂质的二氧化硅、氮氧化硅；或者，所述第一释放保护层的材料可以为掺有杂质的非化学计量比的二氧化硅、氮氧化硅，所述杂质包括硼、磷、碳或氟。在另外一实施例中，所述第一牺牲层的材料还可以为二氧化硅。对应二氧化硅材料的第一牺牲层，所述第一释放保护层的材料可以为氮化硅、碳化硅，或者，所述第一释放保护层的材料可以为非化学计量比的富硅氮化硅、富硅碳化硅；或者所述第一释放保护层的材料可以为掺有杂质的氮化硅、碳化硅；或者，所述第一释放保护层的材料可以为掺有杂质的非化学计量比的富硅氮化硅、富硅碳化硅，所述杂质包括硼、磷、碳或氟。步骤102、在所述第一释放保护层上形成电极层，所述电极层包括第一电极和第二电极；本实施例中，两个电极采用同一种材料，即所述第一电极和第二电极的材料为钽Ta、氮化钽TaN、钛Ti、氮化钛TiN、铝Al任意一种或多种的复合材料。步骤103、在所述电极层上形成第二牺牲层，并图形化所述第二牺牲层以去除第一电极和第二电极上的所述第二牺牲层；本实施例中，在步骤103中还可以包括：首先，去除所述电极层中第一电极和第二电极上的氧化物；之后，在去除了氧化物的所述电极层上形成第二牺牲层，使第一电极和第二电极嵌在其中，并图形化所述第二牺牲层以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测结构的制造方法，其特征在于，包括：在硅衬底上形成第一牺牲层，并在所述第一牺牲层上形成第一释放保护层；在所述第一释放保护层上形成电极层，所述电极层包括第一电极和第二电极；在所述电极层上形成第二牺牲层，使第一电极和第二电极嵌在其中，并图形化所述第二牺牲层以去除第一电极和第二电极上的所述第二牺牲层；在所述电极层和所述第二牺牲层之上形成热敏感层，所述热敏感层分别与所述第一电极和第二电极形成电连接，以将光信号转换得到的电信号输出到外围电路；在所述热敏感层之上形成第二释放保护层，并去除所述第一牺牲层，以形成微桥结构。

【技术特征摘要】
1.一种探测结构的制造方法，其特征在于，包括：在硅衬底上形成第一牺牲层，并在所述第一牺牲层上形成第一释放保护层；在所述第一释放保护层上形成电极层，所述电极层包括第一电极和第二电极；在所述电极层上形成第二牺牲层，使第一电极和第二电极嵌在其中，并图形化所述第二牺牲层以去除第一电极和第二电极上的所述第二牺牲层；在所述电极层和所述第二牺牲层之上形成热敏感层；在所述热敏感层上形成介质层；在所述介质层上形成第二释放保护层，并去除所述第一牺牲层，以形成微桥结构；其中，所述热敏感层分别与所述第一电极和第二电极形成电连接，以将光信号转换得到的电信号输出到外围电路。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述电极层上形成第二牺牲层，使第一电极和第二电极嵌在其中，并图形化所述第二牺牲层以去除第一电极和第二电极上的所述第二牺牲层，包括：去除所述电极层中第一电极和第二电极上的氧化物；在去除了氧化物的所述电极层上形成第二牺牲层，使第一电极和第二电极嵌在其中，并图形化所述第二牺牲层以去除第一电极和第二电极上的所述第二牺牲层。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述电极层上形成第二牺牲层，使第一电极和第二电极嵌在其中，图形化所述第二牺牲层以去除第一电极和第二电极上的所述第二牺牲层，包括：通过使用刻蚀气体刻蚀实现所述第二牺牲层的图形化。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用基于F或Cl气氛的离子干法刻蚀工艺，通过使用刻蚀气体刻蚀实现所述第二牺牲层的图形化。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电极层和所述第二释放保护层的刻蚀选择比大于5:1。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热敏感层与所述第二释放保护层的刻蚀选择比大于5:1。7.根据权利要求3或6所述的方法，其特征在于，刻蚀气体为氩气、氮气、三氟甲烷、四氟化碳、三氟甲烷、八氟异丁烯、三氯化硼或氯气。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述探测结构的第一释放保护层和第二释放保护层之间形成功能辅助层。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述功能辅助层包括支撑层、应力平衡层、红外吸收层中的任意一层或多层的组合。10.一种红外探测装置，其特征在于，包括：设置在一硅衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：康晓旭，左青云，袁超，
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：