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专利号: 2013106307964
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种架空式热电堆红外探测器,其特征在于按照如下步骤加工获得:

a、采用LPCVD技术在SOI衬底正面沉积SiO2,形成SiO2薄膜(1),用作后续深硅刻蚀的硬掩模;

b、采用深硅刻蚀工艺在SOI衬底正面加工两个矩形环路状的隔离槽(2),所述隔离槽(2)以SOI衬底的隐埋氧化层(3)为底,两隔离槽(2)横向并排设置,在SOI衬底正面划分出了两个热电偶加工区(4),且两隔离槽(2)间留有后续加工用空间;

c、采用LPCVD技术在SOI衬底正面沉积SiO2,填充隔离槽,同时形成SiO2介质支撑膜(5);

d、采用LPCVD技术、离子注入工艺、光刻工艺、刻蚀工艺在SiO2介质支撑膜(5)上与热电偶加工区(4)对应的区域加工用于构成热电偶的N型多晶硅条(6)和P型多晶硅条(7),各区域内的N型多晶硅条(6)与P型多晶硅条(7)成对设置,按纵向、平行、交替排列;且各区域内除排列于首位或末尾的多晶硅条外,其余多晶硅条与另一区域内的异型多晶硅条一一对应,且同行设置;

e、采用LPCVD技术在SiO2介质支撑膜(5)上沉积SiO2,形成覆盖N型多晶硅条(6)和P型多晶硅条(7)的下层SiO2隔离层(8);然后采用光刻工艺和刻蚀工艺在下层SiO2隔离层(8)上形成:用于后续实现P型多晶硅条(7)与对应N型多晶硅条(6)连接构成热电偶的金属连接加工孔(9)、用于后续实现两区域内热电偶串联构成热电堆的金属连接加工孔(10)、用于后续实现热电堆输出焊盘的焊盘加工孔(12)、用于后续实现热电堆与输出焊盘间连接的金属连接加工孔(11);

f、采用金属溅射工艺在下层SiO2隔离层上溅射金属铝,然后采用光刻工艺和刻蚀工艺在上述各加工孔对应位置处形成将P型多晶硅条(7)与对应N型多晶硅条(6)连接构成热电偶的铝条(13)、将两区域内热电偶串联构成热电堆的铝条(14)、热电堆的输出焊盘(16)、连接输出焊盘与热电堆的铝条(15),实现热电堆结构;所述热电堆结构有两个热结区(17)和一个冷结区(18),两个热结区(17)分别位于两热电偶加工区(4)内,冷结区(18)处于两热结区(17)之间,位于两隔离槽(2)间预留的区域内;

g、采用PECVD技术在下层SiO2隔离层上沉积SiO2,形成覆盖热电堆结构的上层SiO2隔离层(19),然后采用光刻工艺和刻蚀工艺露出热电堆的输出焊盘(16),并在与热电偶加工区(4)对应的区域内、避开热电偶形成贯通至SOI衬底顶层硅(20)的用于后续加工的释放孔(21);

h、采用聚酰亚胺固化技术在上层SiO2隔离层(19)表面沉积聚酰亚胺,填充释放孔(21),并形成聚酰亚胺牺牲层(22);然后采用干法刻蚀工艺在聚酰亚胺牺牲层(22)上与热电堆两个热结区(17)对应的区域分别加工形成以上层SiO2隔离层(19)为槽底的倒梯形凹槽(23),露出热电堆的两个热结区(17);

i、采用PECVD工艺在聚酰亚胺牺牲层表面及倒梯形凹槽内表面沉积三层薄膜结构,用作后续加工热辐射吸收层,其中,底层为SiO2支撑膜(24),中间层(26)为多晶硅薄膜或者单晶硅薄膜或者非晶硅薄膜,顶层为SiO2保护膜(27);

j、采用氧等离子体干法去胶技术去除聚酰亚胺牺牲层(22);

k、采用XeF2气体经释放孔(21)正面腐蚀SOI衬底的顶层硅(20),将SiO2介质支撑膜(5)下的热电偶加工区空腔化,形成悬浮结构的热电堆;

l、最后采用干法刻蚀工艺将三层薄膜结构的顶层和中间层(26)进行刻蚀,形成纳米森林结构,实现架空式热辐射吸收层(25),得到探测器成品。