本發明專利技術公開一種過渡金屬氧化物薄膜與金屬?介電層?金屬結構復合的紅外溫度探測器的制備方法，該方法包括過渡金屬氧化物薄膜的制備、叉指電極的制備、介電層的制備和金屬陣列層的制備步驟，其中金屬陣列結構是通過光刻結合磁控濺射的方式在介電層表面制得，用作金屬?介電層?金屬紅外吸收結構的第二金屬層。本發明專利技術所述方法獲得的紅外溫度探測器實現了過渡金屬氧化物薄膜與金屬?介電層?金屬結構的復合，過渡金屬氧化物薄膜作為探測器的感溫測溫層，金屬?介電層?金屬結構作為紅外響應層，制備的紅外溫度探測器獲得高黑體紅外響應率。本發明專利技術工藝難度低，成本可控。解決現有工藝問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體薄膜與器件的制備領域，具體涉及一種過渡金屬氧化物薄膜與金屬-介電層-金屬(mim)紅外溫度探測器的制備方法。
技術介紹
1、紅外溫度探測器件的吸收層材料吸收輻射到的紅外能量，將其轉換為熱量傳輸到溫度敏感材料層，最終實現紅外溫度測量。常用的溫度敏感材料包括熱電堆型，主要為多晶硅材料；熱釋電型，如硼酸鋰、鈮酸鋰、鉭酸鋰、鈦酸鍶鋇等；熱敏電阻型，如氧化釩(vox)、非晶硅(a-si)等。上述材料中，多晶硅材料機械強度低；硼酸鋰和氧化釩對人體有害，工藝過程難免造成對人體和環境的傷害；鈮酸鋰、鉭酸鋰等制備難度大，成本高；非晶硅紅外溫度探測器則存在溫漂和壽命問題，影響使用。而尖晶石型過渡金屬氧化物，如mn-co-ni-o等多元金屬氧化物，是測溫領域優異的負溫度系數(ntc)感溫測溫材料，其電阻溫度系數(t鉻)高，測溫靈敏度和穩定性優異，并且與硅基工藝兼容性好，有望用于紅外溫度探測領域。
2、常用的吸收層材料如碲鎘汞(hgcdte)、銻化銦(insb)等具有較高的紅外吸收率，制備工藝難度高，成本高昂，不適合量產。另外還可以通過結構設計提升器件紅外吸收，比如金屬-介電層-金屬(mim)結構等，然而目前mim結構的研究多通過理論模擬計算的方式進行，制備工藝仍為技術難點。隨著微納加工技術的逐漸成熟，將mim結構與ntc熱敏電阻材料復合，具有獨特的優勢，與硅基工藝兼容性好、穩定性好、對人體/環境友好、工藝難度低、成本低廉等，用于制備紅外溫度探測器將具有重要的應用前景。
技術實現思路</p>1、本專利技術的目的在于，提供一種過渡金屬氧化物薄膜與金屬-介電層-金屬結構復合的紅外溫度探測器的制備方法，該方法包括過渡金屬氧化物薄膜的制備、叉指電極的制備、介電層的制備和金屬陣列層的步驟完成，其中金屬陣列結構是通過光刻結合磁控濺射的方式在介電層表面制得，用作金屬-介電層-金屬紅外吸收結構的第二金屬層。本專利技術所述方法獲得的紅外溫度探測器實現了過渡金屬氧化物負溫度系數(ntc)薄膜與mim結構的復合，過渡金屬氧化物ntc薄膜作為探測器的感溫測溫層，金屬-介電層-金屬結構作為紅外響應層，制備的紅外溫度探測器獲得高黑體紅外響應率。本專利技術解決現有工藝問題，成本可控。
2、本專利技術所述的一種過渡金屬氧化物薄膜與金屬-介電層-金屬結構復合的紅外溫度探測器的制備方法，按下列步驟進行：
3、過渡金屬氧化物薄膜的制備：
4、a、首先將硅基襯底氧化硅片、碳化硅片或氮化硅片依次放置在丙酮、無水乙醇和去離子水中各超聲清洗15min，再用高純氮氣吹掃硅基襯底使其干燥，隨后采用氧等離子體功率為10-150w，時間為1-20min去除硅基襯底表面的有機殘留，通過磁控濺射方法在硅基襯底上沉積尖晶石型la-mn-o、la-zr-o、mn-co-ni-o、mn-co-fe-zn-o或mn-co-fe-ni-o多元過渡金屬氧化物，厚度為0.1-1μm，再進行高溫退火，退火溫度為750℃，退火時間30min，退火氣氛為氧氣或空氣，其中硅基襯底表面粗糙度≤1nm，晶粒尺寸<100nm；
5、叉指電極的制備：
6、b、通過光刻結合磁控濺射方法在步驟a中的過渡金屬氧化物薄膜表面布置叉指電極為金、銀、銅、鉑、鉻一種或兩種的疊層，叉指電極線寬和線距為2-100μm，膜厚為0.01-1μm；
7、介電層的制備：
8、c、通過化學氣相沉積方法在步驟b中的電極層表面沉積si3n4、sio2、al2o3、aln層作為介電層，厚度為0.1-1μm，介電層圖案化通過光刻-刻蝕兩步工藝實現，以暴露電極層的焊接點，其中刻蝕為反應離子刻蝕或電感耦合等離子體刻蝕；
9、金屬陣列層的制備：
10、d、通過光刻結合磁控濺射的方式在步驟c中的介電層表面制備金屬為鈦、鉻、金、銀或鉑陣列，結構形狀為圓形、方形、環形或十字結構，尺寸為0.1-10μm，周期為0.1-20μm，厚度為0.01-1μm，即得到過渡金屬氧化物薄膜與金屬-介電層-金屬結構復合的紅外溫度探測器。
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【技術保護點】
1.一種過渡金屬氧化物薄膜與金屬-介電層-金屬結構復合的紅外溫度探測器的制備方法，其特征在于按下列步驟進行：
【技術特征摘要】
1.一種過渡金屬氧化物薄膜與金屬-介電層-金屬結構復合...
【專利技術屬性】
技術研發人員：竇盈瑩，孔雯雯，余江濤，楊博，常愛民，
申請(專利權)人：中國科學院新疆理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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