本發(fā)明涉及紅外探測器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器及其制造方法。

背景技術(shù)：

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是一種用來實現(xiàn)微小集成器件或系統(tǒng)的技術(shù)。它采用集成電路或MEMS專有批量加工工藝進(jìn)行制造，器件或系統(tǒng)尺寸在幾微米到幾毫米不等。這些器件(或系統(tǒng))能夠傳感、控制和驅(qū)動微觀尺度結(jié)構(gòu)，并且在宏觀尺度上產(chǎn)生效應(yīng)。近十年MEMS產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用到人們的日常生活的各個方面，包括汽車安全氣囊的加速度計、壓力傳感器、智能電子產(chǎn)品上的微麥克風(fēng)、陀螺儀、噴墨打印頭以及非制冷的紅外探測器等。MEMS產(chǎn)品一般包含IC處理電路和MEMS結(jié)構(gòu)兩部分。由于MEMS工藝根據(jù)產(chǎn)品的不同，微加工工藝差別很大，和標(biāo)準(zhǔn)的IC芯片工藝兼容性差，所以早期一直很難實現(xiàn)規(guī)?；苫a(chǎn)。

目前，紅外探測器一般是在采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝生產(chǎn)的ROIC(讀出電路芯片)基礎(chǔ)上再集成MEMS結(jié)構(gòu)，利用釋放犧牲層得到空腔結(jié)構(gòu)，利用敏感材料(非晶硅和氧化釩)感知吸收紅外的溫度變化并轉(zhuǎn)換為電信號，以此來實現(xiàn)紅外檢測的功能。當(dāng)前紅外探測器主要發(fā)展方向為減小像元結(jié)構(gòu)尺寸并增大陣列尺寸，改善探測器的圖像分辨率，擴(kuò)大紅外探測器的應(yīng)用范圍，這使MEMS制造工藝的水平已成為制約產(chǎn)品性能的主要因素。小的像元結(jié)構(gòu)可以減小薄膜的應(yīng)力不匹配并增強(qiáng)探測器的靈敏度和分辨率；另外，對于相同的陣列規(guī)模，小的像元結(jié)構(gòu)意味著更小的探測器及鏡頭尺寸，從而可以縮小紅外熱像儀系統(tǒng)的重量和尺寸，增加紅外熱像儀的便攜性。

在縮小紅外探測器像元尺寸方向上，當(dāng)像元小到17μm-15μm后，主要的設(shè)計開始考慮多層的MEMS結(jié)構(gòu)。其中一種思路是將微橋結(jié)構(gòu)單獨設(shè)計成一層放在中間，這樣能增大最上層紅外吸收層的有效吸收面積。這種雙犧牲層的紅外探測器工藝過程中由于兩層通孔的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致最上層的紅外吸收層表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，犧牲層釋放后容易導(dǎo)致上下層在通孔處接觸，最后導(dǎo)致微橋熱絕緣失效，降低良率。

因此，現(xiàn)有的紅外探測器結(jié)構(gòu)及制作工藝有待進(jìn)一步的提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器及其制造方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器，包括：基底，所述基底表面內(nèi)形成有金屬互連層；部分懸空于所述基底上方的圖形化的微橋結(jié)構(gòu)，所述微橋結(jié)構(gòu)包括橋腿和橋梁，所述橋腿與所述金屬互連層電連接，所述橋梁懸空且向上翹起；部分懸空于微橋結(jié)構(gòu)上方的圖形化的紅外敏感層，且所述紅外敏感層與所述微橋結(jié)構(gòu)的橋梁電連接，由所述橋梁支撐。

可選的，所述基底表面內(nèi)還形成有金屬反射層，所述橋梁懸空于所述金屬反射層上方。

可選的，所述微橋結(jié)構(gòu)包括第一應(yīng)力層、第二應(yīng)力層以及位于所述第一應(yīng)力層與第二應(yīng)力層之間的電極層，所述電極層與所述金屬互連層、紅外敏感層電連接。

可選的，所述微橋結(jié)構(gòu)還包括位于電極層與金屬互連層的電連接處以及紅外敏感層與橋梁的電連接處的電極錨點，部分所述電極錨點位于電極層與金屬互連層之間，部分所述電極錨點位于電極層與第一應(yīng)力層之間。

可選的，所述第一應(yīng)力層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或幾種；所述第二應(yīng)力層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或幾種。

可選的，所述紅外敏感層包括下層保護(hù)層、上層保護(hù)層以及位于所述下層保護(hù)層、上層保護(hù)層之間的紅外敏感薄膜和電連接層，所述電連接層連接所述紅外敏感薄膜與微橋結(jié)構(gòu)。

可選的，所述紅外敏感薄膜的材料為非晶硅或氧化釩；所述下層保護(hù)層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或幾種；所述上層保護(hù)層的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或幾種。

可選的，所述微橋結(jié)構(gòu)的橋梁的俯視形狀為S形。

還提供一種具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器的制造方法，包括：提供基底，所述基底表面內(nèi)形成有金屬互連層；在所述基底表面形成第一犧牲層，所述第一犧牲層內(nèi)具有位于所述金屬互連層表面的第一通孔；在所述第一通孔內(nèi)壁表面以及第一犧牲層表面形成圖形化的微橋結(jié)構(gòu)，所述微橋結(jié)構(gòu)包括橋腿和橋梁，所述橋腿位于第一通孔內(nèi)，與所述金屬互連層電連接，所述橋梁位于第一犧牲層表面，與所述橋腿連接，所述橋梁具有翹曲應(yīng)力；形成第二犧牲層，所述第二犧牲層覆蓋第一犧牲層及微橋結(jié)構(gòu)，并且具有位于所述橋梁表面的第二通孔；在所述第二通孔內(nèi)壁表面以及所述第二犧牲層表面形成位于微橋結(jié)構(gòu)上方的圖形化的紅外敏感層，所述紅外敏感層與所述微橋結(jié)構(gòu)的橋梁電連接；去除所述第一犧牲層和第二犧牲層，使得所述橋梁在自身應(yīng)力作用下向上翹起，從而抬高所述紅外敏感層。

可選的，所述第一犧牲層和第二犧牲層的材料為非晶硅。

可選的，所述圖形化的微橋結(jié)構(gòu)包括第一應(yīng)力層、電極層和第二應(yīng)力層；所述圖形化的微橋結(jié)構(gòu)的形成方法包括：在所述第一通孔內(nèi)壁表面以及第一犧牲層表面形成第一應(yīng)力材料層；沿所述第一通孔刻蝕所述第一應(yīng)力材料層，暴露出第一通孔底部的金屬互連層表面；形成覆蓋所述第一應(yīng)力材料層和金屬互連層的電極材料層；形成覆蓋所述電極材料層的第二應(yīng)力材料層；刻蝕所述第二應(yīng)力材料層、電極材料層和第一應(yīng)力材料層，形成圖形化的微橋結(jié)構(gòu)。

可選的，還包括：在形成所述電極材料層之前，在所述第一應(yīng)力材料層表面形成電極錨點，部分所述電極錨點位于第一通孔內(nèi)與金屬互連層電連接，部分所述電極錨點位于第一犧牲層上方。

可選的，所述紅外敏感層包括：下層保護(hù)層、上層保護(hù)層以及位于所述下層保護(hù)層、上層保護(hù)層之間的圖形化紅外敏感薄膜和電連接層，所述電連接層連接所述圖形化紅外敏感薄膜與微橋結(jié)構(gòu)；所述圖形化的紅外敏感層的形成方法包括：在所述第二通孔內(nèi)壁表面以及所述第二犧牲層表面依次形成下層保護(hù)材料層、位于所述下層保護(hù)材料層表面的圖形化的紅外敏感薄膜；沿所述第二通孔刻蝕所述紅外敏感薄膜、下層保護(hù)材料層和第二應(yīng)力層，暴露出部分電極層表面；形成連接紅外敏感薄膜和電極層的電連接材料層；形成覆蓋所述電連接材料層和紅外敏感薄膜的上層保護(hù)材料層；刻蝕所述上層保護(hù)材料層、電連接材料層、紅外敏感薄膜和下層保護(hù)材料層，形成所述紅外敏感層。

可選的，采用二氟化氙氣體刻蝕去除所述第一犧牲層和第二犧牲層。

本發(fā)明的具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器的制造方法中，在基底表面形成具有第一通孔的第一犧牲層，再在第一犧牲層上形成具有翹曲應(yīng)力的微橋結(jié)構(gòu)，使得微橋結(jié)構(gòu)與基底的金屬互連層連接，再在所述微橋結(jié)構(gòu)表面形成具有第二通孔的第二犧牲層，在第二犧牲層上形成紅外敏感層，然后取出所述第一犧牲層和第二犧牲層，形成空腔，使得微橋結(jié)構(gòu)在應(yīng)力作用下翹曲，抬高紅外敏感層，從而提高孔空腔的厚度，并且，避免紅外敏感層的懸空部分與微橋結(jié)構(gòu)接觸，提高紅外探測器的性能和良率。并且，在空腔厚度一定的情況下，可以減小第一犧牲層和第二犧牲層的厚度，從而降低犧牲層內(nèi)的第一通孔、第二通孔的深寬比，降低各材料層沉積的難度，并且可以縮小所述第一通孔和第二通孔的大小，進(jìn)一步降低紅外探測器的尺寸。

本發(fā)明的具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器具有一翹曲的微橋結(jié)構(gòu)，抬高紅外敏感層，從而使得紅外探測器內(nèi)的空腔厚度較大，有利于提高紅外探測器的性能，并且，避免紅外敏感層的懸空部分與微橋結(jié)構(gòu)接觸，提高紅外探測器的良率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一具體實施方式的具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器的制造方法的流程示意圖；

圖2～圖16為本發(fā)明一具體實施方式的具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器的制造過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17為本發(fā)明一具體實施方式的微橋結(jié)構(gòu)的俯視形狀示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器及其制造方法的具體實施方式做詳細(xì)說明。

請參考圖1，為本發(fā)明一具體實施方式的具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器的制造方法的流程。

所述紅外探測器的制造方法包括：

步驟S101：提供基底，所述基底表面內(nèi)形成有金屬互連層。

步驟S102：在所述基底表面形成第一犧牲層，所述第一犧牲層內(nèi)具有位于所述金屬互連層表面的第一通孔。

步驟S103：在所述第一通孔內(nèi)壁表面以及第一犧牲層表面形成圖形化的微橋結(jié)構(gòu)，所述微橋結(jié)構(gòu)包括橋腿和橋梁，所述橋腿位于第一通孔內(nèi)，與所述金屬互連層電連接，所述橋梁位于第一犧牲層表面，與所述橋腿連接，所述橋梁具有翹曲應(yīng)力。

步驟S104：形成第二犧牲層，所述第二犧牲層覆蓋第一犧牲層及微橋結(jié)構(gòu)，并且具有位于所述橋梁表面的第二通孔。

步驟S105：在所述第二通孔內(nèi)壁表面以及所述第二犧牲層表面形成位于微橋結(jié)構(gòu)上方的圖形化的紅外敏感層，所述紅外敏感層與所述微橋結(jié)構(gòu)的橋梁電連接。

步驟S106：去除所述第一犧牲層和第二犧牲層，使得所述橋梁在自身應(yīng)力作用下向上翹起，從而抬高所述紅外敏感層。

請參考圖2～16，為本發(fā)明一具體實施方式中，具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器的制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。

請參考圖2，提供基底100，所述基底100表面內(nèi)形成有金屬互連層131。

在一個具體實施方式中，所述基底100包括第一子基底110及位于所述第一子基底110表面的第二子基底120，所述第一子基底110內(nèi)形成有讀出電路；所述第二子基底120內(nèi)形成有連接讀出電路的互連結(jié)構(gòu)，包括金屬層121、鎢通孔122，焊盤123，以及位于第二子基底120表面的金屬互連層131。

圖2中示出兩處金屬互連層131，后續(xù)分別在兩處所述金屬互連層131上形成兩個微橋結(jié)構(gòu)。在其他具體實施方式中，所述基底100表面內(nèi)形成有金屬互連層131陣列，后續(xù)在基底100上形成微橋結(jié)構(gòu)陣列。

在所述金屬互連層131同一層還形成金屬反射層132，所述金屬反射層132對特定波長(如8μm～14μm)的紅外光的反射率在90％以上。在本發(fā)明的一個具體實施方式中，所述金屬反射層132可以是Al、Ti或Ta，采用物理氣相沉積工藝形成，其他互連金屬互連為Ti或TiN。

所述基底100還包括沉積在所述第二子基底120表面的保護(hù)層130，所述保護(hù)層130的材料為氧化硅或氮化硅，可以采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述保護(hù)層130，例如采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法制備，并通過化學(xué)機(jī)械拋光工藝實現(xiàn)表面的平坦，并使得所述保護(hù)層130的厚度盡量薄。所述保護(hù)層130的主要目的是實現(xiàn)金屬反射層132的表面平坦化，易于后續(xù)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)的光刻和刻蝕。在本發(fā)明的一個具體實施方式中，所述保護(hù)層130的厚度可以為

請參考圖3，在所述基底100表面形成第一犧牲層200，所述第一犧牲層200內(nèi)具有位于所述金屬互連層131表面的第一通孔201。

所述第一犧牲層200的材料可以是非晶硅或者是摻雜的非晶硅。可以采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝沉積所述第一犧牲層200。所述第一犧牲層200的材料與其他介質(zhì)層材料，例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等具有較高的刻蝕選擇比。

在沉積所述第一犧牲層200之后，采用光刻、刻蝕的方法對所述第一犧牲層200進(jìn)行刻蝕，形成第一通孔201，所述第一通孔201位于金屬互連層131之上。可以采用干法刻蝕工藝對所述第一犧牲層200進(jìn)行刻蝕，以形成所述第一通孔201。

后續(xù)，在所述第一通孔內(nèi)壁表面以及第一犧牲層表面形成圖形化的微橋結(jié)構(gòu)，所述微橋結(jié)構(gòu)包括橋腿和橋梁，所述橋腿位于第一通孔內(nèi)，與所述金屬互連層電連接，所述橋梁位于第一犧牲層表面，與所述橋腿連接，所述橋梁具有翹曲應(yīng)力。

請參考圖4，在所述第一通孔201內(nèi)壁以及第一犧牲層200表面形成第一應(yīng)力材料層202。

所述第一應(yīng)力材料層202的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或幾種，可以是單層或多層結(jié)構(gòu)。采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝形成，通過調(diào)整所述沉積工藝中的各個工藝參數(shù)，調(diào)整所述第一應(yīng)力材料層202的應(yīng)力。

請參考圖5，沿所述第一通孔201刻蝕所述第一應(yīng)力材料層202，暴露出第一通孔201底部的金屬互連層131表面。

繼續(xù)刻蝕所述第一通孔201底部的第一應(yīng)力材料層202以及保護(hù)層130，以所述金屬互連層131作為停止層，形成第一子通孔203，暴露出金屬互連層131，便于后續(xù)形成的微橋結(jié)構(gòu)與所述金屬互連層131形成電連接。

請參考圖6，在所述第一應(yīng)力材料層202表面形成電極錨點層204，所述電極錨點層204填充滿所述第一子通孔203(請參考圖5)，與所述金屬互連層131電連接。

所述電極錨點層204的材料為Ti或TiN，可以采用物理氣相沉積工藝形成所述電極錨點層204。

請參考圖7，刻蝕所述電極錨點層204，形成電極錨點204a和電極錨點204b。電極錨點204a位于第一通孔201側(cè)壁以及填充第一子通孔203；電極錨點204b位于第一犧牲層200上。

請參考圖8，形成覆蓋所述電極錨點204a、204b和第一應(yīng)力材料層202的電極材料層205。所述電極材料層205的材料為Ti或TiN，采用物理氣相沉積工藝形成，例如采用濺射工藝?？紤]到作為紅外探測器的微橋結(jié)構(gòu)必須熱導(dǎo)率很低，所述電極材料層205的厚度要盡量薄，以降低所述電極材料層205的熱導(dǎo)率，在本發(fā)明的一個具體實施方式中，所述電極材料層205厚度可以為

在本發(fā)明的另一具體實施方式中，也可以直接在所述第一應(yīng)力材料層202表面形成電極材料層205，由所述電極材料層205與金屬互連層131直接電連接，而不需要形成所述電極錨點204a、204b。

請參考圖9，在所述電極材料層205表面形成第二應(yīng)力材料層，并且刻蝕所述第二應(yīng)力材料層、電極材料層205和第一應(yīng)力材料層202，形成圖形化的微橋結(jié)構(gòu)。

根據(jù)設(shè)計好的微橋結(jié)構(gòu)圖形，在所述第二應(yīng)力材料層表面形成圖形化掩膜層，采用干法刻蝕工藝刻蝕所述第二應(yīng)力材料層、電極材料層205和第一應(yīng)力材料層202，形成微橋結(jié)構(gòu)，所述微橋結(jié)構(gòu)包括第二應(yīng)力層206a、電極層205a、錨點層204a和204b、以及第一應(yīng)力層202a。在本發(fā)明的其他具體實施方式中，所述微橋結(jié)構(gòu)還可以僅包括所述第二應(yīng)力層206a、電極層205a和第一應(yīng)力層202a。

所述微橋結(jié)構(gòu)包括橋腿和橋梁結(jié)構(gòu)，所述橋腿位于第一通孔201內(nèi)，與所述金屬互連層131電連接，所述橋梁位于第一犧牲層200表面，與所述橋腿連接，所述橋梁具有翹曲應(yīng)力。

所述第二應(yīng)力層206a的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或幾種，可以是單層或多層結(jié)構(gòu)。采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝形成，可以通過調(diào)整所述沉積工藝中的各個工藝參數(shù)，調(diào)整所述第二應(yīng)力層206a內(nèi)的應(yīng)力。

所述第一應(yīng)力層202a和第二應(yīng)力層206a內(nèi)的應(yīng)力配合使得所述微橋結(jié)構(gòu)具有翹曲應(yīng)力，所述翹曲應(yīng)力在所述橋梁懸空而不受其他材料層粘附作用時，會使所述橋梁向上翹曲。

請參考圖10，形成覆蓋第一犧牲層200和微橋結(jié)構(gòu)的第二犧牲層300。

所述第二犧牲層300的材料可以是非晶硅或者是摻雜的非晶硅?？梢圆捎玫入x子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝沉積所述第二犧牲層300。所述第二犧牲層300的材料與其他介質(zhì)層材料，例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等具有較高的刻蝕選擇比。

由于所述第一通孔201的存在，在所述第一通孔201內(nèi)的第二犧牲層300的沉積速率低于其他位置處的沉積速率，導(dǎo)致所述第二犧牲層300在第一通孔201上方存在凹陷，且第一通孔201內(nèi)的第二犧牲層300的厚度小于其他位置處的第二犧牲層300的厚度。

請參考圖11，刻蝕所述第二犧牲層300，在所述第二犧牲層300內(nèi)形成位于微橋結(jié)構(gòu)橋梁上方的第二通孔301；再在所述第二通孔301內(nèi)壁表面以及第二犧牲層300表面依次形成下層保護(hù)材料層302、位于所述下層保護(hù)材料層表面的圖形化的紅外敏感薄膜303。

采用光刻、刻蝕的方法對所述第二犧牲層300進(jìn)行刻蝕，形成第二通孔301，所述第二通孔301位于橋梁上方，優(yōu)選的位于所述電極錨點204b上方?？梢圆捎酶煞涛g工藝對所述第二犧牲層300進(jìn)行刻蝕，以形成所述第二通孔301。

所述下層保護(hù)材料層302的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或幾種，可以是單層或多層結(jié)構(gòu)?？梢圆捎玫入x子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝形成所述下層保護(hù)材料層302，為了提高紅外吸收濾，所述下層保護(hù)材料層302的厚度盡量薄，并且通過調(diào)整沉積工藝中的工藝參數(shù)，使得所述下層保護(hù)材料層302應(yīng)力較小或沒有，避免發(fā)生翹曲，影響紅外敏感薄膜303對紅外光的吸收。

所述紅外敏感薄膜303的材料為具有高電阻溫度系數(shù)(TCR)的薄膜材料，例如非晶硅或氧化釩等。在本發(fā)明的一個具體實施方式中，所述紅外敏感薄膜303的材料為摻雜的非晶硅，主要采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝形成，非晶硅進(jìn)行摻雜可以降低電阻率和噪聲；在本發(fā)明的另一具體實施方式中，所述紅外敏感薄膜303的材料為氧化釩，可以采用物理氣相沉積工藝形成，例如采用濺射工藝。

請參考圖12，對所述紅外敏感薄膜303進(jìn)行圖形化，形成圖形化紅外敏感薄膜303a。

請參考圖13，沿所述第二通孔301刻蝕所述圖形化紅外敏感薄膜303a、下層保護(hù)材料層302和第二應(yīng)力層206a，形成位于第二通孔301下方的第二子通孔304，暴露出部分電極層205a表面。

在本發(fā)明的具體實施方式中，所述第二通孔301位于所述電極錨點204b上方，因此，所述第二通孔301底部的金屬層厚度較大，從而降低了刻蝕所述第二子通孔304的刻蝕終點的難度，避免刻穿金屬層。

請參考圖14，形成連接紅外敏感薄膜303a和電極層205a的電連接材料層305。所述第二通孔301下方的電極層205a與所述電連接材料層305連接，所述電連接材料層305填充滿所述第二子通孔304。電連接材料層305的材料可以是Ti或TiN，可以采用物理氣相沉積工藝形成覆蓋紅外敏感薄膜303a以及下層保護(hù)材料層302的電連接材料層305之后，對所述電連接材料層305進(jìn)行圖形化。

請參考圖15，形成覆蓋所述電連接材料層305和紅外敏感薄膜303a的上層保護(hù)材料層；刻蝕所述上層保護(hù)材料層、電連接材料層305、紅外敏感薄膜303a和下層保護(hù)材料層302，形成所述紅外敏感層。所述紅外敏感層包括：下層保護(hù)層302a、上層保護(hù)層306a以及位于所述下層保護(hù)層302a、上層保護(hù)層306a之間的圖形化紅外敏感薄膜303a和電連接層305a，所述電連接層305a連接所述圖形化紅外敏感薄膜303a與微橋結(jié)構(gòu)。

所述上層保護(hù)層306a的材料可以為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或幾種，可以是單層或多層結(jié)構(gòu)?？梢圆捎玫入x子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝形成所述上層保護(hù)材料層，為了提高紅外吸收濾，所述上層保護(hù)材料層的厚度盡量薄，并且通過調(diào)整沉積工藝中的工藝參數(shù)，使得所述上層保護(hù)材料層應(yīng)力較小或沒有，避免發(fā)生翹曲，影響紅外敏感薄膜303a對紅外光的吸收。

進(jìn)一步，在形成所述紅外敏感層之后，還包括刻蝕所述第二犧牲層300、第一犧牲層200以及基底100內(nèi)，形成暴露出所述焊盤123表面的第三通孔401。

請參考圖16，去除所述第一犧牲層200和第二犧牲層300，使得所述橋梁在自身應(yīng)力作用下向上翹起，從而抬高所述紅外敏感層。

去除所述第一犧牲層200和第二犧牲層300，形成位于微橋結(jié)構(gòu)210與基底100之間的第一空腔，以及位于紅外敏感層310與微橋結(jié)構(gòu)210之間的第二空腔。所述微橋結(jié)構(gòu)210與基底100之間的第一空腔作為熱隔離腔，所述微橋結(jié)構(gòu)210起到導(dǎo)電絕熱作用；所述紅外敏感層310與微橋結(jié)構(gòu)210之間的第二空腔作為紅外吸收共振腔，提高紅外吸收的效率，所述紅外敏感層310作為紅外吸收層。紅外敏感層310中的紅外敏感薄膜303a吸收紅外光，將紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過電連接層305a傳遞給微橋結(jié)構(gòu)210，通過微橋結(jié)構(gòu)210內(nèi)的電極層205a傳遞給基底100內(nèi)的金屬互連層131，由基底100內(nèi)的讀出電路讀取，從而實現(xiàn)紅外信號的探測。

可以采用選擇性刻蝕工藝，例如干法刻蝕工藝去除所述第一犧牲層200和第二犧牲層300，在本發(fā)明的一個具體實施方式中，采用二氟化氙氣體刻蝕去除所述第一犧牲層200和第二犧牲層300。所述第一犧牲層200和第二犧牲層300的材料與第一應(yīng)力層202a、第二應(yīng)力層206a、下層保護(hù)層302a和上層保護(hù)層306a相比，具有較高的刻蝕比，因此，在刻蝕過程中，所述第一應(yīng)力層202a、第二應(yīng)力層206a能夠?qū)ξ蚪Y(jié)構(gòu)210中的金屬層起到保護(hù)作用，同樣所述下層保護(hù)層302a和上層保護(hù)層306a也能夠?qū)t外敏感層310中的金屬層起到保護(hù)作用。

由于所述第一應(yīng)力層202a和第二應(yīng)力層206a內(nèi)具有翹曲應(yīng)力，在釋放第一犧牲層200和第二犧牲層300之后，由于所述微橋結(jié)構(gòu)210的橋梁懸空，在所述第一應(yīng)力層202a和第二應(yīng)力層206a的應(yīng)力作用下，所述微橋結(jié)構(gòu)210的橋梁發(fā)生翹曲，使得所述橋梁的一端抬高，從而使得與所述橋梁連接的紅外敏感層310被抬高，從而提高了第一空腔和第二空腔的厚度。在需要的第一空腔和第二空腔厚度一定的情況下，刻蝕降低需要沉積的第一犧牲層和第二犧牲層的厚度，從而減小在第一犧牲層內(nèi)形成的第一通孔以及第二犧牲層內(nèi)形成的第二通孔和凹陷處的深寬比，從而降低填充所述第一通孔、第二通孔以及凹陷處的薄膜的沉積難度，進(jìn)而可以進(jìn)一步降低所述第一通孔、第二通孔的大小，實現(xiàn)更小尺寸的紅外探測器。

可以通過調(diào)整所述第一應(yīng)力層202a和第二應(yīng)力層206a的應(yīng)力，調(diào)整所述微橋結(jié)構(gòu)210的翹曲程度。在另一具體實施方式中，還可以通過調(diào)整微橋結(jié)構(gòu)210的圖形結(jié)構(gòu)，調(diào)整所述微橋結(jié)構(gòu)210的內(nèi)應(yīng)力，從而調(diào)整翹曲程度。請參考圖17，為一具體實施方式中的微橋結(jié)構(gòu)210的俯視示意圖，所述橋梁502位于微橋結(jié)構(gòu)的橋腿501與微橋結(jié)構(gòu)紅外敏感層的連接處503之間，所述橋梁502的俯視形狀為S型，使得橋梁502內(nèi)具有較大的應(yīng)力，且應(yīng)力不易被釋放。改變所述橋梁502的形狀，也能夠使所述橋梁502內(nèi)的應(yīng)力發(fā)生變化，從而改變所述橋梁的翹曲程度。這樣的設(shè)計很容易得到翹曲程度、電性能、機(jī)械性能都合格的微橋結(jié)構(gòu)，降低了工藝開發(fā)的難度，也改善了探測器和CMOS工藝的兼容性。

由于所述紅外敏感層310被抬高，所述紅外敏感層310與微橋結(jié)構(gòu)之間對的第二空腔厚度增大，由于第二犧牲層200在第一通孔上方的表面凹陷而導(dǎo)致的紅外敏感層310的下沉部分與微橋結(jié)構(gòu)210之間的距離提高，避免了紅外敏感層310與第一通孔出的微橋結(jié)構(gòu)210接觸的可能性，從而保證了兩者之間的熱絕緣，極大的改善了釋放工藝的良率。

本發(fā)明的具體實施方式還提供一種具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器。

請參考圖16，為具有微橋結(jié)構(gòu)的紅外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

所述紅外探測器包括：基底100，所述基底100表面內(nèi)形成有金屬互連層131；部分懸空于所述基底100上方的圖形化的微橋結(jié)構(gòu)210，所述微橋結(jié)構(gòu)210包括橋腿和橋梁，所述橋腿與所述金屬互連層131電連接，所述橋梁懸空且向上翹起；部分懸空于微橋結(jié)構(gòu)210上方的圖形化的紅外敏感層310，且所述紅外敏感層310與所述微橋結(jié)構(gòu)210的橋梁電連接，由所述橋梁支撐。

在一個具體實施方式中，所述基底100包括第一子基底110及位于所述第一子基底110表面的第二子基底120，所述第一子基底110內(nèi)形成有讀出電路；所述第二子基底120內(nèi)形成有連接讀出電路的互連結(jié)構(gòu)，包括金屬層121、鎢通孔122，焊盤123，以及位于第二子基底120表面的金屬互連層131。所述基底100內(nèi)還具有暴露出焊盤123表面的第三通孔401。

所述基底100表面內(nèi)還形成有金屬反射層132，所述橋梁懸空于所述金屬反射層132上方。所述金屬反射層132對特定波長(如8μm～14μm)的紅外光的反射率在90％以上。在本發(fā)明的一個具體實施方式中，所述金屬反射層132可以是Al、Ti或Ta，采用物理氣相沉積工藝形成，其他互連金屬互連為Ti或TiN。所述基底100還包括沉積在所述第二子基底120表面的保護(hù)層130，所述保護(hù)層130的材料為氧化硅或氮化硅。

所述微橋結(jié)構(gòu)210包括第一應(yīng)力層202a、第二應(yīng)力層206a以及位于所述第一應(yīng)力層202a與第二應(yīng)力層206a間的電極層205a，所述電極層205a與所述金屬互連層131、紅外敏感層310電連接。所述電極層205a的材料可以為Ti或TiN。所述電極層205a的厚度要盡量薄，以降低所述電極層205a的熱導(dǎo)率，在本發(fā)明的一個具體實施方式中，所述電極層205a厚度可以為

在該具體實施方式中，進(jìn)一步的，所述微橋結(jié)構(gòu)210還包括位于電極層205a與金屬互連層131的電連接處以及紅外敏感層310與橋梁的電連接處的電極錨點，部分所述電極錨點204a位于電極層205a與金屬互連層131之間，部分所述電極錨點204b位于電極層205a與第一應(yīng)力層202a之間。所述電極錨點204a和204b的材料為Ti或TiN。

所述第一應(yīng)力層202a的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或多種，可以為單層或多層結(jié)構(gòu)；所述第二應(yīng)力層206a的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或多種，可以為單層或多層結(jié)構(gòu)。所述第一應(yīng)力層202a和第二應(yīng)力層206a具有翹曲應(yīng)力，使所述微橋結(jié)構(gòu)210的橋梁保持翹曲，以抬高所述紅外敏感層310，使得所述紅外敏感層310懸空部分與微橋結(jié)構(gòu)210之間的距離增大，避免所述紅外敏感層310與微橋結(jié)構(gòu)210接觸，導(dǎo)致熱絕緣失效，影響紅外探測器的性能。并且，所述紅外敏感層310懸空部分與微橋結(jié)構(gòu)210之間的距離增大，也提高了紅外敏感層310與微橋結(jié)構(gòu)210之間的第二空腔的厚度，所述第二空腔作為紅外吸收共振腔，厚度增大，有利于提高紅外吸收效率。所述微橋結(jié)構(gòu)310翹曲，也使得微橋結(jié)構(gòu)210與基底100之間的第一空腔厚度較大，所述第一空腔作為熱隔離腔，厚度越大，熱隔離效果越好。

所述紅外敏感層310包括下層保護(hù)層302a、上層保護(hù)層306a以及位于所述下層保護(hù)層302a、上層保護(hù)層306a之間的紅外敏感薄膜303a和電連接層305a，所述電連接層305a連接所述紅外敏感薄膜303a與微橋結(jié)構(gòu)210。具體的所述電連接層305a與電極層205a連接。

所述紅外敏感薄膜303a的材料為非晶硅或氧化釩；所述下層保護(hù)層302a的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或多種，可以為單層或多層結(jié)構(gòu)；所述上層保護(hù)層306a的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或多種，可以為單層或多層結(jié)構(gòu)。所述上層保護(hù)層306a和下層保護(hù)層302a的應(yīng)力較小或沒有，避免所述紅外敏感層310發(fā)生翹曲，影響所述紅外敏感層310對紅外光的吸收。

請參考圖17，在該具體實施方式中，所述微橋結(jié)構(gòu)210的橋梁502位于微橋結(jié)構(gòu)的橋腿501以及微橋結(jié)構(gòu)210和紅外敏感層310的連接處503之間，所述橋梁502的俯視形狀為S型，使得橋梁502內(nèi)具有較大的應(yīng)力，且應(yīng)力不易被釋放。改變所述橋梁502的形狀，也能夠使所述橋梁502內(nèi)的應(yīng)力發(fā)生變化，從而改變所述橋梁的翹曲程度。在本發(fā)明的其他具體實施方式中，所述微橋結(jié)構(gòu)210也可以是其他圖形，以使得微橋結(jié)構(gòu)210具有不同的內(nèi)應(yīng)力，從而調(diào)整所述橋梁的翹曲程度。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。