本發(fā)明涉及紅外探測器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種紅外探測器及其制備方法。

背景技術(shù)：

采用微機(jī)電系統(tǒng)(microelectromechanicalsystems，簡稱mems)的紅外探測器包括紅外焦平面陣列和溫度傳感器，其工作原理為：紅外焦平面陣列吸收紅外輻射導(dǎo)致自身溫度變化，引起溫度傳感器的熱敏材料的溫度發(fā)生相應(yīng)的變化，溫度變化使得熱敏材料內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)速度加快，導(dǎo)致熱敏材料的電阻率變大，從而探測溫度的變化，最終得到紅外輻射的功率。根據(jù)市場導(dǎo)向和新技術(shù)的發(fā)展，未來的紅外焦平面陣列將朝著小尺寸和大陣列方向發(fā)展，這就要求在很小的面積上去做具有高分辨率的mems。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種紅外探測器及其制備方法，通過增加熱敏材料的面積使紅外探測器中的電阻可調(diào)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種紅外探測器的制備方法，包括：

提供一基板，所述基板表面具有反射層；

形成犧牲層、接觸線、熱敏電阻層以及紅外吸收層，所述犧牲層分別位于所述反射層與所述接觸線之間、所述接觸線與所述熱敏電阻層之間以及所述熱敏電阻層與所述紅外吸收層之間，且所述接觸線中形成有多個(gè)孔；

去除所述犧牲層，在所述接觸線與所述反射層之間、所述熱敏電阻層與所述接觸線之間以及所述紅外吸收層與所述熱敏電阻層之間分別形成空腔。

可選的，形成所述犧牲層、所述接觸線、所述熱敏電阻層以及所述紅外吸收層的步驟包括：

所述基板還包括位于所述反射層兩側(cè)的第一互連結(jié)構(gòu)和第二互連結(jié)構(gòu)，在所述反射層上形成第一犧牲層；

形成第一接觸線和第二接觸線，所述第一接觸線與所述第一互連結(jié)構(gòu)電性連接，所述第二接觸線與所述第二互連結(jié)構(gòu)電性連接，并均延伸至所述第一犧牲層上方，且所述第一接觸線上形成第一接觸窗口，所述第二接觸線上形成第二接觸窗口；

形成第二犧牲層，所述第二犧牲層覆蓋所述第一犧牲層、所述第一接觸線和所述第二接觸線，并暴露所述第一接觸窗口和所述第二接觸窗口；

形成熱敏電阻層，所述熱敏電阻層覆蓋所述第一接觸窗口、所述第二接觸窗口以及所述第二犧牲層；

形成第三犧牲層，所述第三犧牲層覆蓋部分所述熱敏電阻層，暴露的所述熱敏電阻層作為感應(yīng)窗口；

形成紅外吸收層，所述紅外吸收層覆蓋所述第三犧牲層以及所述感應(yīng)窗口的底壁和側(cè)壁。

可選的，去除所述犧牲層的步驟包括：采用等離子體工藝去除所述第一犧牲層、所述第二犧牲層以及所述第三犧牲層；所述第一接觸線和所述第二接觸線與所述反射層之間形成第一空腔；所述熱敏電阻層與所述第一接觸線和所述第二接觸線之間形成第二空腔；所述紅外吸收層與所述熱敏電阻層之間形成第三空腔。

可選的，形成所述第一接觸線和所述第二接觸線的步驟包括：

形成第一支撐膜層，所述第一支撐膜層覆蓋所述第一犧牲層以及部分所述基板；

形成電極膜層，所述電極膜層覆蓋所述第一支撐膜層、所述第一互連結(jié)構(gòu)以及所述第二互連結(jié)構(gòu)；

刻蝕所述電極膜層和所述第一支撐膜層，形成所述第一接觸線和所述第二接觸線。

可選的，還包括：

形成第二支撐膜層，所述第二支撐膜層覆蓋所述電極膜層；

刻蝕所述電極膜層和所述第一支撐膜層的同時(shí)還刻蝕所述第二支撐膜層，并分別刻蝕所述第一接觸電極線和所述第二接觸線上的部分所述第二支撐膜層，暴露出所述電極膜層，分別形成所述第一接觸窗口和所述第二接觸窗口。

可選的，還包括：刻蝕所述第二支撐膜層以及所述電極膜層形成所述多個(gè)孔，所述多個(gè)孔暴露所述第一支撐膜層。

可選的，所述第一接觸線為折線、梳狀或螺旋狀，所述第二接觸線為折線、梳狀或螺旋狀。

可選的，所述第一犧牲層的材料為非晶碳、有機(jī)聚合物、氧化物、鍺或鍺化物，厚度為200nm～1000nm；所述第二犧牲層的材料為非晶碳、有機(jī)聚合物、氧化物、鍺或鍺化物，厚度為300nm～2000nm；所述第三犧牲層的材料為非晶碳、有機(jī)聚合物、氧化物、鍺或鍺化物，厚度為200nm～1000nm。

可選的，所述熱敏電阻層的材料為非晶硅，厚度為100nm～300nm；所述紅外吸收層包括依次沉積的氮化硅、鈦金屬層和氮化鈦金屬層，或者依次沉積的氮化硅、氮化鈦金屬層和氮化硅。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種紅外探測器，包括：

基板，所述基板表面具有反射層；

接觸線、熱敏電阻層以及紅外吸收層，所述接觸線與所述反射層之間、所述熱敏電阻層與所述接觸線之間以及所述紅外吸收層與所述熱敏電阻層之間分別形成有空腔，且所述接觸線中形成有多個(gè)孔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的紅外探測器及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

在所述紅外探測器及其制備方法中，采用多層犧牲層，最終將多層犧牲層去除，分別在紅外探測器中形成多個(gè)空腔，增加了熱敏電阻層的面積，使得紅外探測器中的電阻可調(diào)，同時(shí)，增加了紅外吸收層的面積，減小紅外探測器的熱容損失，提高了器件的整體性能。并且，在接觸線中形成多個(gè)孔，使得紅外探測器的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固可靠，在設(shè)計(jì)和制作過程中更加方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中紅外探測器的制備方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中基板的剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中形成第一犧牲層的剖面示意圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中形成第一接觸線和第二接觸線的俯視圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中形成第二支撐膜層的剖面示意圖；

圖6為本發(fā)明一實(shí)施例中形成第一接觸線和第二接觸線的剖面示意圖；

圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例中形成第一接觸線和第二接觸線的俯視圖；

圖8為本發(fā)明一實(shí)施例中形成第二犧牲層的剖面示意圖；

圖9為本發(fā)明一實(shí)施例中形成熱敏電阻層的剖面示意圖；

圖10為本發(fā)明一實(shí)施例中形成第三犧牲層的剖面示意圖；

圖11為本發(fā)明一實(shí)施例中形成紅外吸收層的剖面示意圖；

圖12為本發(fā)明一實(shí)施例中紅外探測器的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的紅外探測器及其制備方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。

為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

本發(fā)明的核心思想在于，在所述紅外探測器及其制備方法中，包括：提供一基板，基板表面具有反射層；形成犧牲層、接觸線、熱敏電阻層以及紅外吸收層，犧牲層分別位于反射層與接觸線之間、接觸線與熱敏電阻層之間以及熱敏電阻層與紅外吸收層之間，且接觸線中形成有多個(gè)孔；去除犧牲層，在接觸線與反射層之間、熱敏電阻層與接觸線之間以及紅外吸收層與熱敏電阻層之間分別形成空腔。本發(fā)明中，分別在紅外探測器中形成多個(gè)空腔，增加了熱敏電阻層的面積，使得紅外探測器中的電阻可調(diào)，增加了紅外吸收層的面積，減小紅外探測器的熱容損失，提高了器件的整體性能。并且，在接觸線中形成多個(gè)孔，使得紅外探測器的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固可靠，設(shè)計(jì)和制作過程中更加方便。

根據(jù)上述核心思想，本發(fā)明提供的紅外探測器的制備方法的流程圖如圖1所示，具體包括如下步驟：

步驟s11：提供一基板，所述基板表面具有反射層；

步驟s12：形成犧牲層、接觸線、熱敏電阻層以及紅外吸收層，所述犧牲層分別位于所述反射層與所述接觸線之間、所述接觸線與所述熱敏電阻層之間以及所述熱敏電阻層與所述紅外吸收層之間，且所述接觸線中形成有多個(gè)孔；

步驟s13：去除所述犧牲層，在所述接觸線與所述反射層之間、所述熱敏電阻層與所述接觸線之間以及所述紅外吸收層與所述熱敏電阻層之間分別形成空腔。

以下結(jié)合圖2至圖12具體說明紅外探測器的制備方法，圖2至圖12為本發(fā)明一實(shí)施例中紅外探測器的制備方法中器件結(jié)構(gòu)的示意圖。

首先，執(zhí)行步驟s11，如圖3所示，提供一基板100，所述基板100包括具有控制電路(圖中為示出)的襯底110以及位于所述襯底110上的層間介質(zhì)層120，所述層間介質(zhì)層120內(nèi)具有第一互連結(jié)構(gòu)121、第二互連結(jié)構(gòu)122以及反射層123，第一互連結(jié)構(gòu)121和第二互連結(jié)構(gòu)122分別位于反射層123的兩側(cè)。所述第一互連結(jié)構(gòu)121和第二互連結(jié)構(gòu)122各包括多層互連線以及連接相鄰層互連線的電插塞。此外，在基板100內(nèi)還可以形成有其他器件結(jié)構(gòu)，例如放大器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、模擬處理電路和/或數(shù)字處理電路、接口電路等，形成這些器件結(jié)構(gòu)的方法均可以為cmos工藝，在此不再詳細(xì)描述。其中，第一互連結(jié)構(gòu)121和第一互連結(jié)構(gòu)122可以包括栓塞和互連線，其具體的結(jié)構(gòu)需要根據(jù)實(shí)際情況確定，反射層123的材料選自鋁、鈦、鋅、銀、金、銅、鎢、鈷、鎳、鉭、鉑這些金屬其中之一或者他們的任意組合。

接著，執(zhí)行步驟s12，形成犧牲層、接觸線、熱敏電阻層以及紅外吸收層，結(jié)合圖3～圖11說明形成犧牲層、接觸線、熱敏電阻層以及紅外吸收層的具體步驟：

首先，參考圖3所示，在所述基板100上形成一犧牲層，在本實(shí)施例中，所述犧牲層例如為非晶碳、有機(jī)聚合物、氧化物、鍺或鍺化物，厚度為200nm～1000nm，之后利用光刻和刻蝕工藝去除部分非晶碳，剩余反射層123以及部分基板100上的非晶碳即為第一犧牲層210。形成非晶碳的方法為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)工藝，等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝的參數(shù)為：溫度范圍為250℃～420℃，氣壓范圍為1torr～20torr，rf功率范圍為800w～2000w，反應(yīng)氣體包括：c3h6和he，反應(yīng)氣體流量為1000sccm～4200sccm，其中c3h6：he的體積比例范圍為2：1～10：1。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述工藝參數(shù)僅是優(yōu)選的例子，并非用以限制本發(fā)明。

接著，結(jié)合圖4～圖7中所示，在所述基板100上形成第一接觸線301和第二接觸線302，所述第一接觸線301與所述第一互連結(jié)構(gòu)121電性連接，所述第二接觸線302與所述第二互連結(jié)構(gòu)122電性連接，第一接觸線301和第二接觸線302延伸至所述第一犧牲層210的上方，且第一接觸線301上形成第一接觸窗口3011，所述第二接觸線302上形成第二接觸窗口3021。本實(shí)施例中，形成所述第一接觸線301、第二接觸線302、第一接觸窗口3011以及第二接觸窗口3021的步驟具體包括：

首先，參考圖5所示，形成第一支撐膜層310，所述第一支撐膜層310覆蓋所述第一犧牲層310以及部分所述基板110，所述第一支撐膜層310的材料例如為氮化硅，厚度例如為200nm～600nm；之后，依次形成電極膜層320和第二支撐膜層330，所述電極膜層320覆蓋所述第一支撐膜層310、所述第一互連結(jié)構(gòu)121以及所述第二互連結(jié)構(gòu)122以及部分所述基板100，所述電極膜層320的材料例如為金屬鈦，厚度例如為10nm～100nm，所述第二支撐膜層330覆蓋所述電極膜層320，所述第二支撐膜層330的材料例如為氮化硅，厚度例如為10nm～100nm。本實(shí)施例中，所述第一支撐膜層310和第二支撐膜層330用于保護(hù)電極膜層320，保證電接觸性能良好；

其次，依次刻蝕所述第二支撐膜層330、所述電極膜層320以及所述第一支撐膜層310，形成所述第一接觸線301和所述第二接觸線302。從圖4中可以看出，所述第一接觸線301和所述第二接觸線302為折線，即刻蝕所述第二支撐膜層330、所述電極膜層320以及所述第一支撐膜層310時(shí)，使得電極膜層320形成折線結(jié)構(gòu)，參考圖6所示，電極膜層320與第一互連結(jié)構(gòu)121和第二互連結(jié)構(gòu)122電性連接，使得第一接觸線301和第二接觸線302分別與第一互連結(jié)構(gòu)121和第二互連結(jié)構(gòu)122電性連接的同時(shí)減小接觸線的面積，從而后續(xù)可以增加形成的熱敏電阻層的面積。此外，本發(fā)明的其他實(shí)施例中，參考圖7所示，所述第一接觸線301還可以為梳狀，或者還可以形成螺旋狀，同樣的，所述第二接觸線302還可以為梳狀，或者還可以形成螺旋狀；

需要說明的是，在刻蝕形成第一接觸線301和第二接觸線302的同時(shí)，還刻蝕所述第二支撐膜層330以及電極膜層320，在所述第一接觸線301和第二接觸線302中形成多個(gè)孔311、321，所述多個(gè)孔311、321暴露出第一支撐膜層310。本實(shí)施例中，形成多個(gè)孔311、321可以進(jìn)一步減小接觸線的面積，從而增加熱敏電阻層的面積，并使得紅外探測器的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固可靠，設(shè)計(jì)和制作過程中更加方便。此外，本發(fā)明的其他實(shí)施例中，參考圖7所示，所述第一接觸線301還可以為梳狀，或者還可以形成螺旋狀，同樣的，所述第二接觸線302還可以為梳狀，或者還可以形成螺旋狀。并且，第一接觸線301和第二接觸線302中具有多個(gè)孔311、321。

再次，繼續(xù)參考圖6所示，再分別刻蝕所述第一接觸電極線301和所述第二接觸線302上的部分所述第二支撐膜層330，暴露出部分所述電極膜層320，分別形成所述第一接觸窗口3011和所述第二接觸窗口3021，第一接觸窗口3011和第二接觸窗口3021分別作為后續(xù)熱敏電阻層與第一接觸線301和第二接觸線302的電性連接的窗口。

接著，參考圖8所示，形成第二犧牲層220，所述第二犧牲層220覆蓋所述第一犧牲層210、所述第一接觸線301和所述第二接觸線302，并去除所述第一接觸窗口3011和所述第二接觸窗口3021上的所述第二犧牲層320。本實(shí)施例中，所述第二犧牲層220的材料為非晶碳、有機(jī)聚合物、氧化物、鍺或鍺化物，第二犧牲層220的厚度為300nm～2000nm，形成第二犧牲層220的工藝方法與第一犧牲層210的工藝方法相同，在此不作贅述。

參考圖9所示，形成熱敏電阻層400，所述熱敏電阻層400覆蓋所述第一接觸窗口3011、所述第二接觸窗口3021以及所述第二犧牲層220。本實(shí)施例中，熱敏電阻層400作為感應(yīng)溫度變化的熱敏材料，所述熱敏電阻層400為非晶硅，所述熱敏電阻層400的厚度為100nm～300nm。

之后，參考圖10所示，形成第三犧牲層230，所述第三犧牲層230覆蓋所述熱敏電阻層400，再去除部分第三犧牲層230將部分所述熱敏電阻層400暴露出來，暴露的所述熱敏電阻層400作為感應(yīng)窗口231，與后續(xù)形成的紅外吸收層連接。本實(shí)施例中，所述第三犧牲層230的材料為非晶碳、有機(jī)聚合物、氧化物、鍺或鍺化物，第三犧牲層230的厚度為200nm～1000nm。

此外，圖10所示的感應(yīng)窗口231位于熱敏電阻層400中間，然后，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，感應(yīng)窗口還可以設(shè)置于熱敏電阻層400上的兩端，或者同時(shí)在熱敏電阻層400的中間和兩端，從而增加紅外吸收層和熱敏電阻層400之間的接觸面積。

參考圖11所示，形成紅外吸收層500，所述紅外吸收層500覆蓋所述第三犧牲層230以及所述感應(yīng)窗口231的底壁和側(cè)壁。本實(shí)施例中，所述紅外吸收層500包括依次沉積的氮化硅510、鈦金屬層520和氮化鈦金屬層530，厚度分別為5nm～100nm、5nm～50nm、5nm～50nm。此外，所述紅外吸收層500還可以為依次沉積的氮化硅、氮化鈦金屬層和氮化硅層。

最終，執(zhí)行步驟s13，參考圖12所示，去除所述第一犧牲層210、所述第二犧牲層220以及所述第三犧牲層230。本實(shí)施例中，采用氧氣等離子體工藝刻蝕所述第一犧牲層210、所述第二犧牲層220以及所述第三犧牲層230，非晶碳與氧氣等離子體反應(yīng)生成二氧化碳，并灰化去除。所述第一接觸線301和所述第二接觸線302與所述反射層123之間形成第一空腔610，所述熱敏電阻層400與所述第一接觸線301和所述第二接觸線302之間形成第二空腔620，所述紅外吸收層500與所述熱敏電阻層400之間形成第三空腔630。本發(fā)明中，采用三層犧牲層，最終將三層犧牲層去除，分別在紅外探測器中形成三個(gè)空腔，增加了熱敏電阻層的面積，使得紅外探測器中的電阻可調(diào)，同時(shí)，增加了紅外吸收層的面積，減小紅外探測器的熱容損失，提高了器件的整體性能。

相應(yīng)的，參考圖12所示，本發(fā)明還提供一種紅外探測器，包括：

基板100，所述基板100包括具有控制電路的襯底110以及位于所述襯底110上的層間介質(zhì)層120，所述層間介質(zhì)層120中形成有反射層123以及分別位于所述反射層123兩側(cè)的第一互連結(jié)構(gòu)121和第二互連結(jié)構(gòu)122；

第一接觸線和第二接觸線，所述第一接觸線與所述第一互連結(jié)構(gòu)121電性連接，所述第二接觸線與所述第二互連結(jié)構(gòu)122電性連接，且所述第一接觸線上形成第一接觸窗口3011，所述第二接觸線上形成第二接觸窗口3012，所述第一接觸線和所述第二接觸線與所述反射層123之間形成第一空腔610；

熱敏電阻層400，所述熱敏電阻層400覆蓋所述第一接觸窗口3011和所述第二接觸窗口3012，所述熱敏電阻層400與所述第一接觸線和所述第二接觸線之間形成第二空腔620；

紅外吸收層500，所述紅外吸收層500與部分所述熱敏電阻層400連接，并與所述熱敏電阻層400之間形成第三空腔630。

綜上所述，本發(fā)明的紅外探測器及其制備方法中，包括：提供一基板，基板表面具有反射層；形成犧牲層、接觸線、熱敏電阻層以及紅外吸收層，犧牲層分別位于反射層與接觸線之間、接觸線與熱敏電阻層之間以及熱敏電阻層與紅外吸收層之間，且接觸線中形成有多個(gè)孔；去除犧牲層，在接觸線與反射層之間、熱敏電阻層與接觸線之間以及紅外吸收層與熱敏電阻層之間分別形成空腔。本發(fā)明中，分別在紅外探測器中形成多個(gè)空腔，增加了熱敏電阻層的面積，使得紅外探測器中的電阻可調(diào)，增加了紅外吸收層的面積，減小紅外探測器的熱容損失，提高了器件的整體性能。并且，在接觸線中形成多個(gè)孔，使得紅外探測器的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固可靠，設(shè)計(jì)和制作過程中更加方便。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。