热电堆红外探测器制作过程释放薄膜的工艺的制作方法

[0001]本发明涉及传感器制备技术领域，特别是涉及一种热电堆红外探测器制作过程释放薄膜的工艺。背景技术：[0002]热电堆红外传感器是一种非常优秀的红外探测器，跟热释电红外传感器比，输出信号干净，配置电路方便，采用半导体mems工艺可以大规模制作，因为可以跟cmos工艺一致，因此制作成本可以极大降低。其中，在热电堆红外传感器mems工艺的制作中，涉及有氧化层制作工艺，光刻工艺，溅射金属层工艺，离子注入工艺，腐蚀工艺等。但对于整个热电堆的制作工艺来讲，最后的悬浮窗的释放剥离工艺是最关键的，释放剥离的好坏决定了整个传感器单元的性能指标和整体的成品率指标，特别是制作热电堆阵列，影响会更加大。传统技术中常使用湿法背腔腐蚀或干法正面开孔腐蚀。传统有湿法背腔腐蚀（如图1所示）：需要用koh腐蚀液把悬浮窗薄膜下面的si材料腐蚀掉，需要背面光刻技术，工艺比较复杂困难，效率低下，薄膜容易破裂，成品率低下。而干法正面开孔腐蚀（如图2所示）：在悬浮窗上开腐蚀口，采用xef2气体腐蚀方法，在悬浮窗薄膜下面位置腐蚀掉一定厚度的si，悬浮窗释放剥离出来。存在的问题，剥离效率低，薄膜下面不完全剥离，影响热电堆单元的一致性。[0003]针对现有技术中存在的工艺复杂、效率低、薄膜容易破裂及薄膜不完全玻璃等问题，亟需提供一种简单、高效且薄膜释放效果好，针对热电堆制备过程的技术显得尤为重要。[0004]技术实现要素：[0005]本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种简单、高效且薄膜释放效果好的热电堆红外探测器制备过程释放薄膜的工艺。[0006]本发明的目的通过以下技术方案实现：提供一种热电堆红外探测器制作过程释放薄膜的工艺，其包括以下步骤：（1）热生成sio2薄膜：在抛光好的si基底使用热氧化法生成sio2薄膜；（2）溅射金属层：根据热电堆悬浮窗的尺寸在相应的位置腐蚀去除相同尺寸的sio2制成空腔，在剩余未腐蚀的sio2薄膜上施加光刻胶保护，再在空腔内溅射0.5微米厚的易腐蚀的金属层，清洗干净；（3）生成氮化硅层：用化学气相沉淀法整体上生成0.5微米厚的氮化硅层；（4）生成多晶硅层：用低压力化学气相沉积法在氮化硅层上生成0.8微米厚的多晶硅层，将材料b（硼元素）使用离子注入机注入到多晶硅层上；（5）制备多晶硅条：在多晶硅层上施加光刻胶，再使用光刻机按照预设的排列方式将多晶硅层制成多晶硅条，多晶硅条即热电偶条；（6）生成sio2层：使用低压气相沉淀法在步骤（5）的半成品上生成0.5微米的sio2层作为绝缘层，并通过光刻工艺制造接触窗口使接触窗口内的多晶硅裸露；（7）制备电极：在步骤（6）的半成品上溅射多晶硅上溅射一层金属层，接触窗口内裸露的多晶硅上表面与该金属层接触，使用光刻机将该金属层光刻腐蚀保留接触窗口上的金属层，接触窗口上的金属层形成热电偶条的电极；（8）腐蚀金属层：在易腐蚀的金属层上方刻蚀贯穿sio2层、多晶硅和氮化硅层的腐蚀通道，将腐蚀液从该腐蚀通道进入并将易腐蚀的金属层完全腐蚀，清理干净；（9）制造悬浮窗空腔：使xef2气体从腐蚀通道进入被腐蚀了金属层的空腔里，把下面si基底进一步腐蚀确保空腔内的sio2薄膜完全被释放。[0007]优选的，sio2薄膜的厚度为0.5±0.1微米。[0008]优选的，步骤（2）中使用氟化氢直接腐蚀sio2薄膜。[0009]优选的，易腐蚀金属层为铝层或者铜层。[0010]优选的，步骤（4）中注入b离子使电阻为50±5欧姆。[0011]优选的，步骤（8）中所使用的腐蚀液为fecl3溶液。[0012]本发明的有益效果：本发明的热电堆红外探测器制备过程释放薄膜的工艺在需要释放的区域预先制作一层容易腐蚀的金属层，依次生成氮化硅层、多晶硅层、电极及二氧化硅层，然后把易腐蚀的金属层快速腐蚀掉，再用气体腐蚀方法把下面si层腐蚀一定深度形成悬浮窗空腔，如此可使热电堆所在的薄膜层完全干净释放出来，做成一致性非常好热电堆单元，成品率极大提高，而且工艺简单、工作效率高。不仅解决了背面湿法腐蚀的难对准的问题及悬浮窗薄膜制作过程中破裂的成品率低的问题，还解决了正面干法腐蚀中腐蚀时间长效率低，腐蚀不彻底不均匀造成的芯片单元一致性差等问题。为高分辨率红外热电堆阵列的制作打好基础。附图说明[0013]利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。[0014]图1是现有技术湿法背腔腐蚀法的产品处理示意图。[0015]图2是现有技术干法正面开孔腐蚀法的产品处理示意图。[0016]图3是本发明的操作过程产品形成的示意图。[0017]图1至图3中包括有：1’——热电偶、2’——红外吸收体；1——si基底、2——sio2薄膜、3——空腔、4——易腐蚀的金属层、5——氮化硅层、6——多晶硅层、7——多晶硅条、8——sio2层、9——电极、10——腐蚀通道、11——悬浮窗空腔。具体实施方式[0018]结合以下实施例对本发明作进一步说明。[0019]实施例1本实施例的热电堆红外探测器制作过程释放薄膜的工艺包括以下步骤：（1）热生成sio2薄膜：在抛光好的si基底使用热氧化法生成sio2薄膜，sio2（二氧化硅）薄膜的厚度约为0.5微米；（2）溅射金属层：根据热电堆悬浮窗的尺寸在相应的位置使用氟化氢直接腐蚀sio2薄膜制成空腔，在剩余未腐蚀的sio2薄膜上施加光刻胶保护，再在空腔内溅射0.5微米厚的易腐蚀的金属层，清洗干净；其中，在需要释放的悬浮窗下面预制一层可以快速容易腐蚀掉的金属层是为了方便后序金属层被腐蚀而释放sio2薄膜形成悬浮窗，该金属层的尺寸略小于悬浮窗层；易腐蚀金属层为铝层或者铜层；（3）生成氮化硅层：用化学气相沉淀法在金属层（应该是整体上）上生成0.5微米厚的氮化硅层；其中，气相沉淀将能生成氮化硅的两种气态原材料在一起反应，生成氮化硅沉积在基片表面；（4）生成多晶硅层：用低压力化学气相沉积法在氮化硅层上生成0.8微米厚的多晶硅层，将材料b（硼元素）使用离子注入机注入到多晶硅层上；注入b离子使方块电阻为50±5欧姆；其中，在真空条件下将所材料b离子使用离子注入机注入到加工层上，能够产生p型层和n-p-n结构，经退火形成良好的单晶层，可以精准控制电阻及其他性能变化；（5）制备多晶硅条：在多晶硅层上施加光刻胶，再使用光刻机按照预设的排列方式将多晶硅层制成多晶硅条，多晶硅条即热电偶条；（6）生成sio2层：使用低压气相沉淀法在步骤（5）的半成品上生成0.5微米的sio2层作为绝缘层，并通过光刻工艺制造接触窗口使接触窗口内的多晶硅裸露；其中，在低压的情况下将能生成多晶硅的两种或多种气态原材料在一起反应，生成多晶硅沉积在基片表面；（7）制备电极：在步骤（6）的半成品上溅射多晶硅上溅射一层金属层，接触窗口内裸露的多晶硅上表面与该金属层接触，使用光刻机将该金属层光刻腐蚀保留接触窗口上的金属层，接触窗口上的金属层形成热电偶条的电极；（8）腐蚀金属层：在易腐蚀的金属层上方刻蚀贯穿sio2层、多晶硅和氮化硅层的腐蚀通道，将fecl3（氯化铁）腐蚀液从该腐蚀通道进入并将易腐蚀的金属层完全腐蚀，清理干净；其中，只要在悬浮窗不影响热电偶条的位置刻蚀出腐蚀通道即可，热电堆的热区不需要做释放用的开孔，因此可以设计更加多的热电偶对，获得更加高的器件探测率；（9）制造悬浮窗空腔：使xef2气体从腐蚀通道进入被腐蚀了金属层的空腔里，把下面si基底进一步腐蚀确保空腔内的sio2薄膜完全被释放；其中，让气体在里外可以流通，腐蚀气体同速度横向纵向腐蚀，根据实际生产掌握好腐蚀时间即可；其中，采用xef2（二氟化氙）作为刻蚀气体，xef2气体会吸附在硅片表面，自发分解产生氙气和氟，氟与硅片进行高速率刻蚀，其刻蚀反应的产物均可有真空系统抽除，不会造成污染，可在室温下进行。[0020]需要说明的是，二氧化硅热氧化生成法、化学气相沉淀法、低压化学气相沉淀法、离子注入工艺、光刻工艺、湿式腐蚀法及xef2干法腐蚀法均为现有技术，本领域技术人员应当清楚明白这些工艺的原理及具体操作。本发明基于mems技术加工，先在抛光好的si片上，热生成氧化硅层，然后腐蚀掉部分氧化硅，用光刻胶保护，腐蚀掉的空腔部分溅射一层金属层，厚度与氧化硅层大致相同，继续用气相沉淀法生成氮化硅,在上面制作多晶硅，厚度约为0.8微米，然后铺一层光刻胶，光刻形成多晶硅条，继续沉淀法生成氧化硅层，溅射一层铂金形成两个铂电极，然后制造腐蚀通道，接着用湿法腐蚀，腐蚀掉金属层，再用干法腐蚀法用xef2气体把下面si基底腐蚀一定深度，使热电堆所在的薄膜层完全干净释放出来。[0021]最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案说明而非对权利要求保护范围的限制。本领域的普通技术人员参照较佳实施例应当理解，并可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但属于本发明技术方案的实质相同和保护范围。