一种非制冷红外探测器及其制作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115196586A(43)申请公布日2022.10.18(21)申请号202210716708.1(22)申请日2022.06.23(71)申请人无锡物联网创新中心有限公司地址214029江苏省无锡市新加坡工业园新集路1-1号及1-2号厂房(72)发明人傅剑宇张剑唐力强陈大鹏(74)专利代理机构无锡市大为专利商标事务所(普通合伙)32104专利代理师陈丽丽曹祖良(51)Int.Cl.B81C1/00(2006.01)B81B7/02(2006.01)G01J5/02(2022.01)G01J5/12(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种非制冷红外探测器及其制作方法(57)摘要本发明涉及传感器技术领域，具体公开了一种非制冷红外探测器的制作方法，其中，包括：提供晶圆衬底；根据数模混合集成电路标准工艺在晶圆衬底上分别制作读出电路和部分传感器结构，以及根据MEMS工艺在部分传感器结构基础上完成传感器的制作；根据数模混合集成电路标准工艺在晶圆衬底上制作敏感元件、导线和自对准金属图形；对自对准金属图形进行处理得到支撑梁和吸收区；对吸收区进行加工处理，得到吸收层和位于吸收层上的吸收结构；对晶圆衬底进行处理形成空腔。本发明还提供了一种非制冷红外探测器。本发明提供的非制冷红外探测器的制作方法能够制作得到高探测响应率的单片集成非制冷红外探测器。CN115196586ACN115196586A权利要求书1/2页1.一种非制冷红外探测器的制作方法，其特征在于，包括：提供晶圆衬底；根据数模混合集成电路标准工艺在所述晶圆衬底上分别制作读出电路和部分传感器结构，以及根据MEMS工艺在部分传感器结构基础上完成传感器的制作；其中，根据数模混合集成电路标准工艺在所述晶圆衬底上制作部分传感器结构，包括：根据数模混合集成电路标准工艺在所述晶圆衬底上制作敏感元件、导线和自对准金属图形，所述敏感元件和所述导线位于所述晶圆衬底上的同一层或不同层，所述自对准金属图形位于所述敏感元件和所述导线所在层的上方，所述导线环绕所述敏感元件设置；根据MEMS工艺在部分传感器结构基础上完成传感器的制作，包括：对所述自对准金属图形进行处理得到支撑梁和吸收区，其中所述支撑梁包围所述导线，所述吸收区包围所述敏感元件；对所述吸收区进行加工处理，得到吸收层和位于所述吸收层上的吸收结构，其中所述吸收层包围所述敏感元件；对所述晶圆衬底进行处理形成空腔，所述空腔位于所述吸收区和支撑梁的下方；其中，所述吸收区、被所述吸收区包围的所述敏感元件、支撑梁、被所述支撑梁包围的所述导线和所述空腔形成所述传感器的像元。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述数模混合集成电路标准工艺为i层多晶硅j层金属工艺，其中i为大于或者等于1的自然数，j为大于或者等于2的自然数。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，根据数模混合集成电路标准工艺在所述晶圆衬底上制作敏感元件、导线和自对准金属图形，包括：对i层多晶硅中的至少一层多晶硅进行光刻和刻蚀形成导线；将具有温敏特性的标准元器件通过单个元件或多个元件串并联的方式形成敏感元件；对j层金属中的至少第二层以上的金属通过光刻和刻蚀形成自对准金属图形。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，对所述自对准金属图形进行处理得到支撑梁和吸收区，包括：对制作得到的具有读出电路以及传感器的所述晶圆衬底进行介质刻蚀，将所述自对准金属图形转移到其下方的介质层上，以形成支撑梁和吸收区。5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，对所述吸收区进行加工处理，得到吸收层和位于所述吸收层上的吸收结构，包括：对制作得到的具有读出电路以及传感器的所述晶圆衬底进行光刻，并以光刻胶图形作为掩蔽层对所述介质层进行深度可控刻蚀，其中非刻蚀区域形成为吸收层，刻蚀区域形成吸收结构。6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，对所述晶圆衬底进行处理形成空腔，包括：根据MEMS工艺对所述晶圆衬底进行正面各向同性或各向异性硅刻蚀；或者，根据MEMS工艺对所述晶圆衬底进行背面各向同性或各向异性硅刻蚀。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的制作方法，其特征在于，根据数模混合集成电路标准工艺在所述晶圆衬底上制作读出电路，包括：根据所述数模混合集成电路标准工艺搭建电阻、电容、二极管和开关管，以形成测温电2CN115196586A权利要求书2/2页路、选择电路、放大电路、采样保持电路、数模转换电路、时序控制电路、偏置电路、校准电路和存储电路。8.根据权利要求1至6中任意一项所述的制作方法，其特征在于，所述吸收结构包括所述数模混合集成电路标准工艺中的绝缘介质经MEMS工艺图形化后的周期性立体结构，所述吸收层包括所述数模混合