本發明專利技術涉及一種非制冷紅外探測器參考像元及其制造方法。在ASIC電路上設置的金屬反射層，以及在所述金屬反射層上依次為絕緣介質層、犧牲層、支撐層、熱敏薄膜、介質保護層、電極金屬層、金屬填充圖形、遮光層、保護結構和鈍化層介質；所述犧牲層上設有橋墩孔；所述橋墩孔內設有通孔；所述介質保護層中設有接觸孔。本發明專利技術完成了參考像元的特殊結構，同時因參考像元大面積的被覆蓋了一層金屬層，提高了參考像元陣列的熱導，極大的消除了芯片環境的熱輻射干擾因素，提高非制冷紅外探測器的器件性能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體技術中的微機電系統工藝制造領域，特別涉及一種非制冷紅外探測器參考像元及其制造方法。
技術介紹
隨著現在科技的快速發展，非制冷紅外焦平面探測器廣泛應用于汽車、安防、生物醫學、電力、軍事、航空、警用、森林防火和物聯網等領域。現有非制冷紅外焦平面陣列探測器通常由有效像元陣列及參考像元組成，為了補償環境溫度變化對光敏有效像元陣列輸出的影響，需要在芯片內集成對光不敏感的參考像元。參考像元需要避免接受紅外輻射，以及把電路的自加熱紅外輻射或器件環境傳導的熱量快速地傳輸掉，就需要單獨地設計一層特殊的結構，來屏蔽紅外輻射和傳導接受的熱量，保持參考像元信號的穩定，例如采用遮擋蓋或者遮擋結構，用來屏蔽紅外輻射信號和快速傳導出芯片或封裝管殼自加熱的紅外輻射，增加了工藝步驟及制造難度，同時多一層結構和工藝步驟，會降低產品良率，增加制造周期和制造成本。
技術實現思路
本專利技術提供一種非制冷紅外探測器參考像元及其制造方法，所要解決的技術問題是不需要增加單獨的結構層和工藝步驟，完成參考像元的特殊結構。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種非制冷紅外探測器參考像元的制造方法，包括以下步驟：步驟1.在ASIC電路上依次沉積金屬反射層、絕緣介質層和旋涂犧牲層，并在所述犧牲層上蝕刻貫穿所述犧牲層的橋墩孔；步驟2.在所述犧牲層上依次沉積支撐層、熱敏薄膜和介質保護層；步驟3.在所述橋墩孔內制備通孔，所述通孔位于所述金屬反射層之上，并在熱敏薄膜上方的介質保護層上制備接觸孔；步驟4.在所述介質保護層上依次沉積電極金屬層和填充金屬層；步驟5.對填充金屬層進行圖形化，形成位于所述橋墩孔內的金屬填充圖形和位于所述電極金屬層之上的遮光層，并完成對電極金屬的蝕刻，在器件邊緣保留預設厚度的填充金屬層和電極金屬層形成保護結構；步驟6.對金屬填充圖形和遮光層的電學連接進行隔離；步驟7.在步驟6完成的器件表面沉積鈍化層。在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。進一步，步驟1中：所述金屬反射層采用磁控濺射或電子束蒸發的方法生長金屬薄膜，然后用光刻和蝕刻的方法在金屬薄膜上形成反射層圖形。進一步，步驟1中：所述絕緣介質層采用化學氣相沉積的方法制備。進一步，步驟1中：所述犧牲層旋涂后需進行退火處理。進一步，步驟4中：對器件表面沉積電極金屬層的方法使用物理氣相沉積、離子束鍍膜或電子束蒸發進行沉積。進一步，步驟5中：對填充金屬層進行圖形化，采用光刻和金屬濕法腐蝕工藝完成。進一步，步驟5中：對電極金屬層的蝕刻，采用光刻和干法工藝完成。進一步，所述絕緣介質層的材料為氮化硅；所述犧牲層的材料為聚酰亞胺；所述支撐層的材料為氮化硅；所述熱敏薄膜的材料為氧化釩或α-silicon薄膜層；所述介質保護層的材料為氮化硅或二氧化硅；所述電極金屬層的材料為Ti/TiN或Ti或NiCr；所述填充金屬層的材料為AlSiCu或AlCu；所述鈍化層介質的材料為氮化硅。進一步，所述犧牲層的厚度為1.8±0.8μm；所述支撐層薄膜應力控制在0±100MPa，厚度為所述熱敏薄膜厚度為方阻為50KΩ/□～2000KΩ/□；所述介質保護層厚度為所述電極金屬層厚度為所述填充金屬層厚度為所述鈍化層介質厚度為本專利技術還同時提供了一種非制冷紅外探測器參考像元，包括在ASIC電路上設置的金屬反射層，以及在所述金屬反射層上依次設置的絕緣介質層、犧牲層、支撐層、熱敏薄膜、介質保護層、電極金屬層、金屬填充圖形、遮光層、保護結構和鈍化層介質；所述犧牲層上設有橋墩孔；所述橋墩孔內設有通孔；所述介質保護層中設有接觸孔。本專利技術的有益效果是：設計了一種新型的參考像元結構，減少了一次金屬沉積和圖形化工藝，減少設備的資本投入，縮短了制造周期，同時在參考像元的邊緣一同設計和制造了金屬保護結構，使參考像元陣列更加的完整，不容易破壞參考像元的邊緣結構，同時因參考像元大面積的被覆蓋了一層金屬層，提高了參考像元陣列的熱導，極大的消除了芯片環境的熱輻射干擾因素，提高非制冷紅外探測器的器件性能。附圖說明圖1為本專利技術金屬反射層、絕緣介質層、犧牲層、橋墩孔、支撐層示意圖；圖2為本專利技術熱敏層形成示意圖；圖3為本專利技術介質保護層、通孔及接觸孔形成示意圖；圖4為本專利技術電極金屬層、填充金屬層形成示意圖；圖5為本專利技術遮光層、保護結構、鈍化層形成示意圖；圖6為本專利技術制作工藝用于有效像元制作時犧牲層釋放后示意圖圖7為本專利技術填充金屬進行圖形化后俯視圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下：1、ASIC電路，2、金屬反射層，3、絕緣介質層，4、犧牲層，5、橋墩孔，6、支撐層，7、熱敏薄膜，8、介質保護層，9、通孔，10、接觸孔，11、電極金屬層，12、填充金屬層，13、填充金屬圖形，14、遮光層，15、保護結構，16、鈍化層介質，17、犧牲層釋放開口。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本專利技術，并非用于限定本專利技術的范圍。本專利技術提供了一種非制冷紅外探測器參考像元的制造方法，其具體工藝步驟如下：如圖1-5所示：步驟1.在ASIC電路(特定用途集成電路)1上依次沉積金屬反射層2、絕緣介質層3和旋涂犧牲層4，并在所述犧牲層4上蝕刻貫穿所述犧牲層4的橋墩孔5；步驟2.在所述犧牲層4上依次沉積支撐層6、熱敏薄膜7和介質保護層8；步驟3.在所述橋墩孔5內制備通孔9，所述通孔9位于所述金屬反射層2之上，并在熱敏薄膜7上方的介質保護層8上制備接觸孔10；步驟4.在所述介質保護層8上依次沉積電極金屬層11和填充金屬層12；步驟5.對填充金屬層12進行圖形化，形成位于所述橋墩孔7內的金屬填充圖形13和位于所述電極金屬層之上的遮光層14，并完成對電極金屬層11的蝕刻，在器件邊緣保留預設厚度的填充金屬層12和電極金屬層11形成保護結構15；步驟6.對金屬填充圖形13和遮光層14的電學連接進行隔離；步驟7.在步驟6完成的器件表面沉積鈍化層16。所述步驟1金屬反射層2采用磁控濺射或電子束蒸發的方法生長金屬薄膜，然后用光刻和蝕刻的方法在金屬薄膜上形成反射層圖形。所述步驟1絕緣介質層3采用化學氣相沉積的方法制備。所述步驟1犧牲層4旋涂后需進行退火處理。所述步驟4對器件表面沉積電極金屬層11的方法使用物理氣相沉積、離子束鍍膜或電子束蒸發進行沉積。所述步驟5對電極金屬層11的蝕刻，采用光刻和干法工藝完成。所述步驟5對填充金屬層12進行金屬填充和遮光層13的圖形化，采用光刻和金屬濕法腐蝕工藝完成。所述絕緣介質層3的材料為氮化硅；所述犧牲層4的材料為聚酰亞胺；所述支撐層6的材料為氮化硅；所述熱敏薄膜7的材料為氧化釩或α-silicon薄膜層；所述介質保護層8的材料為氮化硅或二氧化硅；所述電極金屬11層的材料為Ti/TiN或Ti或NiCr；所述填充金屬層12的材料為AlSiCu或AlCu；所述鈍化層介質16的材料為氮化硅。所述犧牲層4的厚度為1.8±0.8μm；所述支撐層6薄膜應力控制在0±100MPa，厚度為所述熱敏薄膜7厚度為方阻為50KΩ/□～2000KΩ/□；所述介質保護層8厚度為所述電極金屬厚度為所述填充金屬層12厚度為所述鈍化層介質16厚度為本專利技術所述工藝制造方法，不限于非制冷紅外探測器，同時也用于太赫茲器件(THz:Teraher本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種非制冷紅外探測器參考像元的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1.在ASIC電路(1)上依次沉積金屬反射層(2)、絕緣介質層(3)和旋涂犧牲層(4)，并在所述犧牲層(4)上蝕刻貫穿所述犧牲層(4)的橋墩孔(5)；步驟2.在所述犧牲層(4)上依次沉積支撐層(6)、熱敏薄膜(7)和介質保護層(8)；步驟3.在所述橋墩孔(5)內制備通孔(9)，所述通孔(9)位于所述金屬反射層(2)之上，并在所述介質保護層(8)上制備接觸孔(10)；步驟4.在所述介質保護層(8)上依次沉積電極金屬層(11)和填充金屬層(12)；步驟5.對填充金屬層(12)層進行圖形化，并完成對電極金屬層(11)的蝕刻，形成位于所述橋墩孔(9)內的金屬填充圖形(13)、位于所述電極金屬層(11)之上的遮光層(14)以及位于器件邊緣由預設厚度填充金屬層(12)和電極金屬層(11)形成的保護結構(15)；步驟6.對金屬填充圖形(13)和遮光層(14)的電學連接進行隔離；步驟7.在步驟6完成的器件表面沉積鈍化層(16)。
【技術特征摘要】
1.一種非制冷紅外探測器參考像元的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1.在ASIC電路(1)上依次沉積金屬反射層(2)、絕緣介質層(3)和旋涂犧牲層(4)，并在所述犧牲層(4)上蝕刻貫穿所述犧牲層(4)的橋墩孔(5)；步驟2.在所述犧牲層(4)上依次沉積支撐層(6)、熱敏薄膜(7)和介質保護層(8)；步驟3.在所述橋墩孔(5)內制備通孔(9)，所述通孔(9)位于所述金屬反射層(2)之上，并在所述介質保護層(8)上制備接觸孔(10)；步驟4.在所述介質保護層(8)上依次沉積電極金屬層(11)和填充金屬層(12)；步驟5.對填充金屬層(12)層進行圖形化，并完成對電極金屬層(11)的蝕刻，形成位于所述橋墩孔(9)內的金屬填充圖形(13)、位于所述電極金屬層(11)之上的遮光層(14)以及位于器件邊緣由預設厚度填充金屬層(12)和電極金屬層(11)形成的保護結構(15)；步驟6.對金屬填充圖形(13)和遮光層(14)的電學連接進行隔離；步驟7.在步驟6完成的器件表面沉積鈍化層(16)。2.根據權利要求1所述一種非制冷紅外探測器參考像元的制造方法，其特征在于：所述步驟1金屬反射層(2)采用磁控濺射或電子束蒸發的方法生長金屬薄膜，然后用光刻和蝕刻的方法在金屬薄膜上形成反射層圖形。3.根據權利要求1所述一種非制冷紅外探測器參考像元的制造方法，其特征在于：所述步驟1絕緣介質層(3)采用化學氣相沉積的方法制備。4.根據權利要求1所述一種非制冷紅外探測器參考像元的制造方法，其特征在于：所述步驟1犧牲層(4)旋涂后需進行退火處理。5.根據權利要求1所述一種非制冷紅外探測器參考像元的制造方法，其特征在于：所述步驟4對器件表面沉積電極金屬層(11)的方法使用物理氣相沉積、離子束鍍膜或電子...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊水長，甘先鋒，王宏臣，陳文禮，
申請(專利權)人：煙臺睿創微納技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37
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