專利名稱：熱光型紅外探測器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱光型紅外探測器及制作方法，屬于微電子機械系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以HgCdTe、 Microbolometer為代表的傳統(tǒng)紅外探測器采用電學(xué)讀出方式，其芯片包含兩部分紅外敏感陣列和信號讀取電路，兩部分集成在同一芯片上，其技術(shù)復(fù)雜程度較高，導(dǎo)致這種紅外探測器特別是當陣列規(guī)模比較大時，成本較高。光學(xué)讀出紅外熱成像技術(shù)是一種全新的紅外探測技術(shù)，它基于雙材料效應(yīng)或熱光效應(yīng)將紅外輻射轉(zhuǎn)化為可見光或近紅外光圖像，并采用成熟的CCD或CMOS相機進行探測，其探測器芯片中只包含紅外敏感陣列，不需要信號讀取電路，大大降低了探測器芯片的制作難度。這種新型的紅外探測器具有非致冷，探測靈敏度高，重量輕，能量消耗少等特點，更重要的是
其潛在的價格優(yōu)勢明顯。
基于雙材料效應(yīng)的光學(xué)讀出紅外探測器(BM-IRD)以雙材料梁為基本結(jié)構(gòu)單元，雙材料梁受紅外輻射將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通常基于4F光學(xué)系統(tǒng)將可動微鏡的機械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為可見光圖像，從而實現(xiàn)紅外探測，在這種技術(shù)方案中，其光學(xué)系統(tǒng)的小型化將是一個挑戰(zhàn)(Yang Zhao, Minyao Mao, RobertoHorowitz, Ammava Majumdar and et al. Optomechanical uncooled infraredimaging system :design,microfabrication,and performance. Jounal ofMicroelectomechanical systems, vol.11, No.2, 2002: 136-146.)?；跓峁庑畱?yīng)的光學(xué)讀出紅外探測器(熱光型紅外探測器，TO-IRD)是利用某些具有較高熱光系數(shù)的半導(dǎo)體薄膜，通過合適的膜系設(shè)計，使得每個像素都相當于一個熱可調(diào)諧薄膜濾光片，當含有被測目標溫度分布信息的紅外輻射經(jīng)過紅外光學(xué)部分成像在TO-IRD上時，像素吸收紅外輻射溫度變化會引起材料折射率的變化，導(dǎo)致像素對讀出光反射率(透射率)的變化，從而實現(xiàn)對讀出光的
5調(diào)制，即每個像素都相當于一個波長轉(zhuǎn)換器，這些像素將被測目標的紅外輻
射轉(zhuǎn)化為CCD或CMOS相機易于探測的近紅外光信號，最后通過已商業(yè)化的CCD或CMOS相機進行探測。整個紅外探測過程可概括為紅外吸收一溫度變化一折射率變化一讀出光調(diào)制一近紅外光成像。與BM-IRD相比較，在TO-IRD中無可動部件，相對降低了器件設(shè)計與制作難度，更為重要的是其光學(xué)系統(tǒng)易于小型化。
就目前所查閱到的文獻資料，只有RedShift System公司發(fā)表了 TO-IRD
透明導(dǎo)熱基板為襯底，以熱絕緣材料為犧牲層，以氮化硅/非晶硅為膜系材料、，設(shè)計并制作出了 TO-IRD。在該方案中，支撐像素的隔熱柱高度是由犧牲層的厚度所決定的， 一般而言，犧牲層厚度通常只有幾微米厚，導(dǎo)致像素的隔熱柱不高，限制了像素隔熱性能的進一步提高，這也是他們所制作的TO-IRD的噪聲等效溫差不高的一個主要原因；沒有設(shè)計專門的紅外吸收層，紅外輻射的吸收率偏低；另外在其器件的制作過程中尚未實現(xiàn)對器件的真空封裝。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)方案存在的問題，本發(fā)明的目的在于提出一種熱光型紅外探測器(TO-IRD)及其制作方法，這種紅外探測器具有隔熱性能好，紅外輻射吸收率高，在器件制作過程中實現(xiàn)對器件的真空封裝等優(yōu)點。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在所述的TO-IRD中，采用特殊的隔熱柱結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計，制作出具有較高高度、站立于硅襯底上的隔熱柱,提高TO-IRD的隔熱性能；在像素膜系結(jié)構(gòu)中，通過設(shè)計和制作專門的紅外吸收層，提高TO-IRD對紅外輻射的吸收率，且不影響它對讀出光的調(diào)制功能；采用硅玻璃鍵合或在真空中粘接紅外濾光片，實現(xiàn)器件的真空封裝。
具體地，本發(fā)明提供的TO-IRD由硅襯底，制作于硅襯底之上的像素陣列，以及和硅襯底相鍵合的玻璃構(gòu)成，或者由硅襯底，制作于硅襯底之上的像素陣列，與硅襯底相鍵合的玻璃以及和硅襯底相粘接的紅外濾光片構(gòu)成。其中像素陣列中的每個像素由隔熱柱和多層介質(zhì)膜組成，隔熱柱的作用在于防止熱量過快散失，提高器件的熱響應(yīng)；而多層介質(zhì)膜具有紅外吸收和讀出光調(diào)制兩方面的功能。隔熱柱由熱導(dǎo)率較低的材料構(gòu)成，例如氧化硅、氮化硅、SU-8光刻膠等；具有較高高度的隔熱柱站立于硅襯底之上，隱匿于多層介質(zhì)膜之下，對多層介質(zhì)膜起支撐作用，為提高像素的隔熱性能，隔熱柱高度不小于10pm。所述的隔熱柱可以是實心的，還可以是空心的，空心的隔熱柱具有更好的隔熱性能。多層介質(zhì)膜是由紅外吸收層(氮化硅薄膜、氧化硅薄膜或由氮化硅和氧化硅構(gòu)成的復(fù)合薄膜)，兩個分布式布拉格反射鏡面
(DBR)以及夾在兩DBR中間的熱可調(diào)諧腔構(gòu)成，DBR是由折射率相差較大的兩種材料硅(單晶硅、多晶硅或非晶硅)/氮化硅交替生長而成，熱可調(diào)諧腔則由熱光材料硅(單晶硅、多晶硅或非晶硅)構(gòu)成。多層介質(zhì)膜的膜系結(jié)構(gòu)例如<HL>2| 30.02H |<LH>2 |16L， H、 L分別表示硅、氮化硅薄膜，
其光學(xué)厚度為x/4 a表示近紅外光源的中心波長)； <見>2表示交替生長的
硅/氮化硅/硅/氮化硅薄膜，〈LH^表示交替生長的氮化硅/硅/氮化硅/硅薄膜。上述器件結(jié)構(gòu)可通過以下工藝制作實現(xiàn).-
首先在硅襯底上采用刻蝕深槽并通過氧化填充深槽的方法制作具有較高高度的氧化硅隔熱柱，并去除頂層氧化硅；在硅襯底上依次淀積紅外吸收層(氮化硅薄膜、氧化硅薄膜或由氮化硅和氧化硅構(gòu)成的復(fù)合薄膜)、DBR(交替生長的硅/氮化硅)、熱可調(diào)諧腔(硅)和DBR (交替生長的氮化硅/硅)，光刻并刻蝕多層介質(zhì)膜，形成像素圖案；采用光刻膠對多層介質(zhì)膜側(cè)壁以及硅玻璃鍵合區(qū)進行保護，刻蝕硅釋放像素陣列；刻蝕玻璃，完成硅玻璃鍵合，并對硅襯底進行減薄拋光。
為進一步提高器件的紅外透過率，在對硅襯底減薄拋光完成后，刻蝕像素正下方的硅襯底(除隔熱柱區(qū)域)；隨后在真空中粘接紅外濾光片以實現(xiàn)對紅外敏感陣列的真空封裝。
如圖1所示，光學(xué)讀出熱成像系統(tǒng)包括三部分紅外光學(xué)部分、TO-IRD和近紅外光讀出部分，其中TO-IRD是核心部件。紅外光學(xué)部分將探測目標的紅外輻射圖像成像于TO-IRD上；近紅外光讀出部分包括激光光源(波長在750-900nm波段范圍內(nèi)的近紅外激光器)、半透鏡、CCD及計算機圖像處理系統(tǒng)等部分，準直、擴束后得到的近紅外平行光經(jīng)半透鏡照射到TO-IRD上，經(jīng)TO-IRD調(diào)制后的近紅外光經(jīng)半透鏡成像于CCD或CMOS相機，計算機圖像處理系統(tǒng)與CCD相連接，可對獲得的圖像進行實時處理。
7如圖2 (a)和(b)所示，TO-IRD由硅襯底1、像素陣列2和玻璃3組成。硅襯底1除了充當襯底及熱沉外，還起到了紅外濾光片的作用，而無需專門的紅外濾波片；像素陣列2制作于硅襯底1上，而玻璃3與硅襯底1通過鍵合相連接，實現(xiàn)對像素陣列2的真空封裝。這種器件結(jié)構(gòu)以硅襯底為紅外濾波片，器件結(jié)構(gòu)簡單，但損失了部分紅外輻射。
如圖3 (a)和(b)所示，TO-IRD由硅襯底l、像素陣列2、玻璃3和紅外濾波片4組成。硅襯底1充當襯底及熱沉；像素陣列2制作于硅襯底1上，而玻璃3與硅襯底1通過鍵合相連接，提高了器件的機械強度，通過在硅襯底1下面粘接紅外濾波片4實現(xiàn)對像素陣列2的真空封裝。這種器件結(jié)構(gòu)像素正下方無硅襯底(除隔熱柱區(qū)域)，提高了TO-IRD對紅外輻射的吸收率。
如圖4所示，TO-IRD的像素由隔熱柱21和多層介質(zhì)膜22組成。隔熱柱21由熱導(dǎo)率較低的材料構(gòu)成，例如氧化硅、氮化硅、SU-8光刻膠等，其高度不小于10,;多層介質(zhì)膜22由紅外吸收層23 (氮化硅薄膜、氧化硅薄膜或由氮化硅和氧化硅構(gòu)成的復(fù)合薄膜)，分布式布拉格反射鏡面(DBR) 24以及夾在兩布拉格反射鏡面中間的熱可調(diào)諧腔25構(gòu)成，DBR24由折射率相差較大的兩種材料硅/氮化硅交替生長而成，熱可調(diào)諧腔25由熱光材料硅構(gòu)成。像素陣列的圖形可以是圓形、長方形、正方形或正六邊形。隔熱柱可為實心或空心，且空心具有更好的隔熱性能。
器件的工作過程:如圖1所示，紅外輻射經(jīng)過紅外光學(xué)部分成像于TO-IRD上，由于紅外的熱效應(yīng)引起了多層介質(zhì)膜22中硅薄膜折射率的變化，改變了多層介質(zhì)膜22兩DBR24中間的熱可調(diào)諧腔25的光學(xué)厚度，從而可以對入射的近紅外光(波長在750-900nm波段范圍內(nèi))進行調(diào)制，調(diào)制過的近紅外光成像于CCD或CMOS相機，從而完成了紅外圖像向可見光圖像的轉(zhuǎn)化。
如圖5所示，制作TO-IRD的具體工藝如下刻蝕硅形成深槽6;采用熱氧化或者熱氧化、生長多晶硅、二次熱氧化的方法使氧化硅5完全填充深槽6，并去除頂層氧化硅；在硅襯底1上依次淀積紅外吸收層23 (氮化硅薄膜、氧化硅薄膜或由氮化硅和氧化硅構(gòu)成的復(fù)合薄膜)、DBR24 (交替生長的硅/氮化硅)、熱可調(diào)諧腔25 (硅)和DBR24 (交替生長的氮化硅/硅)，光刻并刻蝕多層介質(zhì)膜22，形成像素圖案；采用光刻膠7對多層介質(zhì)膜22側(cè)壁以及硅玻璃鍵合區(qū)進行保護；刻蝕硅釋放像素陣列2，并去膠；刻蝕玻璃3;完成硅玻璃鍵合；并對硅襯底1進行減薄拋光。如圖6所示，為了進一步提高紅外輻射的利用率，在完成圖5所示的工藝
以后，刻蝕硅襯底l，去除像素正下方的硅(除隔熱柱區(qū)域)；在真空中粘接紅外濾光片4。
本發(fā)明具有以下積極效果和優(yōu)點
1、 熱光型紅外探測器一方面具有器件結(jié)構(gòu)簡單，制作難度較小，光學(xué)系
統(tǒng)易于小型化等特點；另一方面，器件制作工藝與CMOS工藝完全兼容，便于批量制作和降低成本。
2、 熱光型紅外探測器的像素除了包含熱可調(diào)諧腔和分布式布拉格反射鏡面(DBR)夕卜，還有一層紅外吸收層薄膜，通過合適的設(shè)計可顯著增強多層介質(zhì)膜在8-14pm波段的紅外吸收，且不影響它對讀出光的調(diào)制功能。
3、 隔熱柱站立于硅襯底之上，具有較高高度，降低了像素熱導(dǎo)，避免了多層介質(zhì)膜與硅襯底之間的粘附。
4、 隔熱柱隱匿于多層介質(zhì)膜之下，提高了器件的填充因子。
5、 通過硅玻璃鍵合或在真空中粘接紅外濾波片實現(xiàn)了在器件制作過程中對器件的真空封裝。


圖1是光學(xué)讀出熱成像系統(tǒng)原理圖。
圖2是實施例1和3所述的熱光型紅外探測器橫截面示意圖，其中，圖2(a)隔熱柱是實心的；圖2 (b)隔熱柱為空心的。
圖3是實施例2和4所述的熱光型紅外探測器橫截面示意圖，其中，圖3(a)隔熱柱是實心的；圖3 (b)隔熱柱為空心的。
圖4是熱光型紅外探測器像素的橫截面示意圖。
圖5是圖2 (a)所示的實施例1的工藝流程圖。a刻蝕硅形成深槽6; b氧化填充深槽6; c淀積多層介質(zhì)膜22并圖形化；d多層介質(zhì)膜22側(cè)壁、鍵合區(qū)保護；e刻蝕硅釋放像素陣列2; f刻蝕玻璃3; g硅玻璃鍵合；h對硅襯底1進行減薄拋光。
圖6是圖3所示的實施例2的工藝流程圖。a重復(fù)圖5a-h中的工藝步驟；b刻蝕硅襯底l，去除像素正下方的硅(除隔熱柱區(qū)域)；c在真空中粘接紅外濾波片4。圖7是圖2 (b)所示的實施例3的工藝流程圖。a刻蝕硅形成深槽6; b
熱氧化、生長多晶硅8填充深槽6; C淀積多層介質(zhì)膜22并圖形化；d多層
介質(zhì)膜22側(cè)壁、鍵合區(qū)保護；e刻蝕硅釋放像素陣列2，同時形成空心隔熱
柱；f刻蝕玻璃3; g硅玻璃鍵合；h對硅襯底1進行減薄拋光。
圖8是圖3 (b)所示的實施例4的工藝流程圖。a重復(fù)圖7a-h中的工藝步驟；b刻蝕硅襯底1，去除像素正下方的硅(除隔熱柱區(qū)域)；c在真空中粘接紅外濾光片4。
圖中
l一硅襯底
3—玻璃21—隔熱柱23—紅外吸收層
(DBR)25—熱可調(diào)諧腔6—深槽8—多娃晶
2—像素陣列4一紅外濾波片22—多層介質(zhì)膜
24—分布式布拉格反射鏡面
-氧化硅
7-9—
狡
-光刻皮-刻蝕孔
具體實施方式
實施例1
如圖2所示，所提供的TO-IRD由硅襯底1、像素陣列2和玻璃3組成；硅襯底l除了充當襯底及熱沉外，還起到了紅外濾光片的作用，而無需專門的紅外濾波片；像素陣列2制作于硅襯底1上，而玻璃3與硅襯底1通過鍵合相連接，實現(xiàn)對像素陣列2的真空封裝。
下面結(jié)合圖5詳細闡述本實施例的工藝流程，對本發(fā)明作進一步說明。
(1) 以光刻膠或氧化硅為掩模，采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)或其它方法刻蝕硅襯底1形成深槽6，深槽6深度大于10pm，并去掉掩模層，如圖5a所示；
(2) 采用熱氧化或者熱氧化、生長多晶硅、二次熱氧化的方法使氧化硅5完全填充深槽6，并采用化學(xué)機械拋光(CMP)或其它方法去除頂層氧化硅，如圖5b所示；(3)采用等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)或其它方法在硅襯底1上依次淀積紅外吸收層23 (氮化硅薄膜、氧化硅薄膜或由氮化硅和氧化硅構(gòu)成的復(fù)合薄膜)、DBR24 (交替生長的硅/氮化硅)、熱可調(diào)諧腔25 (硅)和DBR24(交替生長的氮化硅/硅)，光刻并刻蝕多層介質(zhì)膜22，形成像素圖案，如圖5c所示；
(4) 采用光刻膠7對多層介質(zhì)膜22側(cè)壁以及硅玻璃鍵合區(qū)進行保護，如圖5d所示；
(5) 利用二氟化氙氣體或其它方法刻蝕硅釋放像素陣列2，并去膠，隔熱柱21高度不小于lOjmi，如圖5e所示；
(6) 刻蝕玻璃3，如圖5f所示；
(7) 完成硅玻璃鍵合， 一方面實現(xiàn)了器件的真空封裝，另一方面也提高了器件的機械強度，如圖5g所示；
(8) 對硅襯底1進行減薄拋光，減薄后的硅襯底1厚度不小于20nm (具體厚度可根據(jù)隔熱柱高度等因素選取)，如圖5h所示。
實施例2
如圖3所示，所提供的TO-IRD由硅襯底1、像素陣列2、玻璃3和紅外濾波片4組成；硅襯底l充當襯底及熱沉；像素陣列2制作于硅襯底1上，而玻璃3與硅襯底1通過鍵合相連接，提高了器件的機械強度，通過在硅襯底1下面粘接紅外濾波片4實現(xiàn)對像素陣列2的真空封裝。
下面結(jié)合圖6詳細闡述本實施例的工藝流程，對本發(fā)明作進一步說明。
(1) 重復(fù)實施例1的工藝流程(如圖5a-h所示)，工藝結(jié)果如圖6a所示；
(2) 采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)或其它方法刻蝕硅襯底l，去掉像素下方的硅襯底(除隔熱柱區(qū)域外)，如圖6b所示；
(3) 真空中粘接紅外濾光片4，如圖6c所示，所述的紅外濾光片為鍍有增透膜的硅、鍺、金剛石、GaAs、 ZnS或鍺硫系玻璃。
實施例3
如圖2 (b)所示，所提供的TO-IRD由硅襯底1、像素陣列2和玻璃3組成；硅襯底l除了充當襯底及熱沉外，還起到了紅外濾光片的作用，而無需專門的紅外濾光片；像素陣列2制作于硅襯底1上，而玻璃3與硅襯底1通過鍵合相連接，實現(xiàn)對像素陣列2的真空封裝。與實施例l不同的是為進一步提高像素隔熱性能，本實施例中的隔熱柱是空心的。下面結(jié)合圖7詳細闡述本實施例的工藝流程，對本發(fā)明作進一步說明。
(1) 以光刻膠或氧化硅為掩模，采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)或其它方法刻蝕硅襯底1形成深槽6，深槽6深度大于lO)im，并去掉掩模層，如圖7a所示；
(2) 采用熱氧化、生長多晶硅的方法使氧化硅5、多晶硅8完全填充深槽6，并采用化學(xué)機械拋光(CMP)或其它方法去除頂層多晶硅和氧化硅，如圖7b所示；
(3)采用等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)或其它方法在硅襯底1上依次淀積紅外吸收層23 (氮化硅薄膜、氧化硅薄膜或由氮化硅和氧化硅構(gòu)成的復(fù)合薄膜)、DBR24 (交替生長的硅/氮化硅)、熱可調(diào)諧腔25 (硅)和DBR24(交替生長的氮化硅/硅)，光刻并刻蝕多層介質(zhì)膜22，形成像素圖案，如圖7c所示。與實施例1 (如圖5c)不同之處在于通過刻蝕在像素正中間形成了一個刻蝕孔9，便于通過后續(xù)工藝將深槽里的多晶硅去除；
(4) 采用光刻膠7對多層介質(zhì)膜22側(cè)壁以及硅玻璃鍵合區(qū)進行保護，如圖7d所示；
(5) 利用二氟化氙氣體或其它方法刻蝕硅釋放像素陣列2，并去膠，隔熱柱21高度不小于10nm，由于深槽內(nèi)的多晶硅被二氟化氙氣體刻蝕，形成空心氧化硅隔熱柱，如圖7e所示；
(6) 刻蝕玻璃3，如圖7f所示；
(7) 完成硅玻璃鍵合， 一方面實現(xiàn)了器件的真空封裝，另一方面也提高了器件的機械強度，如圖7g所示；
(8) 對硅襯底1進行減薄拋光，減薄后的硅襯底1厚度不小于20pm (具體厚度可根據(jù)隔熱柱高度等因素選取)，如圖7h所示。
實施例4
如圖3 (b)所示，所提供的T0-IRD由硅襯底1、像素陣列2、玻璃3和紅外濾光片4組成；硅襯底1充當襯底及熱沉；像素陣列2制作于硅襯底1上，而玻璃3與硅襯底1通過鍵合相連接，提高了器件的機械強度，通過在硅襯底1下面粘接紅外濾光片4實現(xiàn)對像素陣列2的真空封裝。與實施例2不同的是為進一步提高像素隔熱性能，本實施例中的隔熱柱是空心的。
下面結(jié)合圖8詳細闡述本實施例的工藝流程，對本發(fā)明作進一步說明。(1) 重復(fù)實施例3的工藝流程(如圖7a-h所示)，工藝結(jié)果如圖8a所示;
(2) 采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)或其它方法刻蝕硅襯底l，去掉像素下方的硅襯底(除隔熱柱區(qū)域外)，如圖8b所示；
(3) 真空中粘接紅外濾光片4 (如鍍有增透膜的硅、鍺、金剛石、GaAs、ZnS、鍺硫系玻璃等)，如圖8c所示。
權(quán)利要求
1.一種熱光型紅外探測器，其特征在于所述的熱光型紅外探測器為下述結(jié)構(gòu)中的任一種a).所述的紅外探測器是由硅襯底，制作于硅襯底之上的像素陣列，以及和硅襯底相鍵合的玻璃構(gòu)成；b).或者是由硅襯底，制作于硅襯底之上的像素陣列，與硅襯底相鍵合的玻璃以及和硅襯底相粘接的紅外濾光片構(gòu)成其中，像素陣列中的每個像素是由隔熱柱和多層介質(zhì)膜組成，隔熱柱站立于硅襯底之上，隱匿于多層介質(zhì)膜之下，對多層介質(zhì)膜起支撐作用；所述的多層介質(zhì)膜是由紅外吸收層，兩個DBR以及夾在兩個DBR中間的熱可調(diào)諧腔構(gòu)成；所述的DBR為分布式布拉格反射鏡面的英文縮寫。
2. 按照權(quán)利要求1所述的熱光型紅外探測器，其特征在于所述的隔熱柱 由熱導(dǎo)率較低的氧化硅、氮化硅或SU-8光刻膠材料組成。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的熱光型紅外探測器，其特征在于所述的隔 熱柱高度不小于10nm，其結(jié)構(gòu)分為實心和空心兩種。
4. 按照權(quán)利要求1所述的熱光型紅外探測器，其特征在于所述的多層介 質(zhì)膜中的紅外吸收層為氮化硅薄膜、氧化硅薄膜或由氮化硅和氧化硅構(gòu)成的 復(fù)合薄膜；多層介質(zhì)膜中的DBR由單晶硅、多晶硅或非晶硅與氮化硅交替 生長而成；多層介質(zhì)膜中的熱可調(diào)諧腔是由單晶硅、多晶硅或非晶硅構(gòu)成。
5. 按照權(quán)利要求1或4所述的一種熱光型紅外探測器，其特征在于多層 介質(zhì)膜的膜結(jié)構(gòu)為〈HL^I30.02HI《H^I16L， H、 L分別表示硅、氮化硅薄 膜，光學(xué)厚度為X/4; <111>2表示交替生長的硅/氮化硅/硅/氮化硅薄膜，<LH>2 表示交替生長的氮化硅/硅/氮化硅/硅薄膜；^為近紅外光源的中心波長，近 紅外光源的波長的范圍為750-900nm。
6. 按權(quán)利要求1或2所述的熱光型紅外探測器，其特征在于所述的像素 陣列的圖形為圓形、長方形、正方形或正六邊形。
7. 制作如按照權(quán)利要求1所述的一種熱光型紅外探測器的方法，其特征 在于所述a)結(jié)構(gòu)的熱光型紅外探測器的制作工藝是(1)以光刻膠或氧化硅為掩模，采用深反應(yīng)離子刻蝕或其它方法刻蝕硅 襯底，并形成深槽，且去掉掩模層；(2) 采用熱氧化或者熱氧化、生長多晶硅、二次熱氧化的方法使氧化硅 完全充填深槽，并采用化學(xué)機械拋光或其它方法去除頂層氧化硅；或采用熱 氧化、生長多晶硅的方法使氧化硅、多晶硅完全填充深槽，并采用化學(xué)機械 拋光或其它方法去除頂層多晶硅和氧化硅；(3) 采用等離子增強化學(xué)氣相沉積或其它方法在硅襯底上依次淀積紅外 吸收層，DBR層、熱可調(diào)諧腔和DBR層，光刻并刻蝕多層介質(zhì)膜，形成像 素圖案；或通過刻蝕多層介質(zhì)膜形成像素圖案，同時在像素正中間形成一個 刻蝕孔；(4) 采用光刻膠對多層介質(zhì)膜側(cè)壁以及硅玻璃鍵合區(qū)進行保護；(5) 利用二氟化氙氣體或其它方法刻蝕硅釋放像素陣列并去膠；或在釋 放像素陣列的同時形成空心隔熱柱；(6) 刻蝕玻璃；(7) 完成硅玻璃鍵合；(8) 對硅襯底進行減薄拋光； b)結(jié)構(gòu)的熱光型紅外探測器(1) 以光刻膠或氧化硅為掩模，采用深反應(yīng)離子刻蝕或其它方法刻蝕硅 襯底，并形成深槽，且去掉掩模層；(2) 采用熱氧化或者熱氧化、生長多晶硅、二次熱氧化的方法使氧化硅 完全充填深槽，并采用化學(xué)機械拋光或其它方法去除頂層氧化硅；或采用熱 氧化、生長多晶硅的方法使氧化硅、多晶硅完全填充深槽，并采用化學(xué)機械 拋光或其它方法去除頂層多晶硅和氧化硅；(3) 采用等離子增強化學(xué)氣相沉積或其它方法在硅襯底上依次淀積紅外 吸收層，DBR層、熱可調(diào)諧腔和DBR層，光刻并刻蝕多層介質(zhì)膜，形成像 素圖案；或通過刻蝕多層介質(zhì)膜形成像素圖案，同時在像素正中間形成一個 刻蝕孔；(4) 采用光刻膠對多層介質(zhì)膜側(cè)壁以及硅玻璃鍵合區(qū)進行保護；(5) 利用二氟化氙氣體或其它方法刻蝕硅釋放像素陣列并去膠；或在釋 放像素陣列的同時形成空心隔熱柱；(6) 刻蝕玻璃；(7) 完成硅玻璃鍵合；(8) 對硅襯底進行減薄拋光；(9) 采用深反應(yīng)離子刻蝕或其它方法刻蝕硅襯底，去掉陣列像素下方除隔熱柱區(qū)域外的硅襯底；(10)真空中粘接紅外濾光片，實現(xiàn)器件的真空封裝。
8. 按照權(quán)利要求7所述的熱光型紅外探測器的制作方法，其特征在于步驟(7)的硅玻璃鍵合實現(xiàn)了器件的真空封裝。
9. 按照權(quán)利要求7所述的熱光型紅外探測器的制作方法，其特征在于步驟(8)所述的硅襯底被減薄拋光，減薄后的硅片厚度不小于20pm。
10. 按權(quán)利要求7所述的熱光型紅外探測器的制作方法，其特征在于步驟(l)中形成的深槽深度大于lO)im。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱光型紅外探測器及制作方法，其特征在于所述的紅外探測器由硅襯底，制作于硅襯底之上的像素陣列，以及和硅襯底相鍵合的玻璃構(gòu)成，或者由硅襯底，制作于硅襯底之上的像素陣列，與硅襯底相鍵合的玻璃以及和硅襯底相粘接的紅外濾光片構(gòu)成。在所述的TO-IRD中，采用特殊的隔熱柱結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計，制作出具有較高高度、站立于硅襯底上的隔熱柱，提高TO-IRD的隔熱性能；在像素膜系結(jié)構(gòu)中，通過設(shè)計和制作專門的紅外吸收層，提高TO-IRD對紅外輻射的吸收率，且不影響它對讀出光的調(diào)制功能；采用硅玻璃鍵合或在真空中粘接紅外濾光片，實現(xiàn)器件的真空封裝。
文檔編號B81C99/00GK101566502SQ200910049388
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者飛 馮, 斌 熊, 王躍林, 許 閆 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所