MEMS热电堆红外传感器及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113428833A(43)申请公布日2021.09.24(21)申请号202110814837.X(22)申请日2021.07.19(71)申请人瑶芯微电子科技（上海）有限公司地址201207上海市浦东新区中国（上海）自由贸易试验区蔡伦路1690号3幢405、416室(72)发明人吕婷(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人卢炳琼(51)Int.Cl.B81B7/02(2006.01)B81C1/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称MEMS热电堆红外传感器及制备方法(57)摘要本发明提供一种MEMS热电堆红外传感器及制备方法，其中，位于上层的第二半导体层具有贯穿第二半导体层的第一刻蚀窗口，红外吸收层具有贯穿红外吸收层的第二刻蚀窗口，且位于冷结端的第一半导体层及第二半导体层的相对两面均与绝缘介质层相接触，位于热结端的第一半导体层与第二半导体层之间具有第一空腔，位于热结端的第二半导体层与红外吸收层之间具有第二空腔，且第一刻蚀窗口、第一空腔、第二刻蚀窗口及第二空腔相贯通。本发明仅保留冷结端的绝缘介质层，可减少导热横截面积，降低热结热量损耗，有效提高传感器的灵敏度，且在形成红外吸收层时可形成支撑部以对热电偶起到支撑作用，降低破裂概率，提高质量。CN113428833ACN113428833A权利要求书1/2页1.一种MEMS热电堆红外传感器，其特征在于，所述MEMS热电堆红外传感器包括：衬底，所述衬底具有贯穿所述衬底的空腔；绝缘介质层，所述绝缘介质层位于所述衬底上；热电偶，所述热电偶包括具有A塞贝克系数的第一半导体层及具有B塞贝克系数的第二半导体层，所述第一半导体层与所述第二半导体层的塞贝克系数相反并结对堆叠设置，位于上层的所述第二半导体层具有贯穿所述第二半导体层的第一刻蚀窗口，其中，位于冷结端的所述第一半导体层及第二半导体层的相对两面均与所述绝缘介质层相接触，位于热结端的所述第一半导体层与所述第二半导体层之间具有第一空腔，所述第一空腔与所述第一刻蚀窗口相贯通；导电层，所述导电层与所述第一半导体层及第二半导体层相接触；红外吸收层，所述红外吸收层具有贯穿所述红外吸收层的第二刻蚀窗口，位于热结端的所述第二半导体层与所述红外吸收层之间具有第二空腔，所述第二空腔与所述第二刻蚀窗口相贯通，且所述第二空腔与所述第一空腔相贯通。2.根据权利要求1所述的MEMS热电堆红外传感器，其特征在于：位于上层的所述第二半导体层在垂向上的投影位于所述第一半导体层内，构成台阶式热电偶结构。3.根据权利要求1所述的MEMS热电堆红外传感器，其特征在于：所述红外吸收层包括位于热结端上的红外吸收部及位于所述第一半导体层与所述第二半导体层的外侧的支撑部。4.根据权利要求3所述的MEMS热电堆红外传感器，其特征在于：所述支撑部包括分段式支撑部。5.根据权利要求1所述的MEMS热电堆红外传感器，其特征在于：所述第一刻蚀窗口及第二刻蚀窗口的中心线位于同一垂线上。6.根据权利要求1所述的MEMS热电堆红外传感器，其特征在于：所述绝缘介质层包括氧化硅层及氮化硅层中的一种或组合；所述红外吸收层包括氮化硅红外吸收层。7.一种MEMS热电堆红外传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底；于所述衬底上形成覆盖所述衬底的第一绝缘介质层；于所述第一绝缘介质层上形成具有A塞贝克系数的第一半导体层；于所述第一半导体层上形成覆盖所述第一半导体层的第二绝缘介质层；于所述第二绝缘介质层上形成具有B塞贝克系数的第二半导体层，所述第一半导体层与所述第二半导体层的塞贝克系数相反并结对堆叠设置以构成热电偶；形成贯穿所述第二半导体层的第一刻蚀窗口；于所述第二半导体层上形成覆盖所述第二半导体层的第三绝缘介质层；形成导电层，所述导电层与所述第一半导体层及第二半导体层相接触；于所述第三绝缘介质层上形成红外吸收层；形成贯穿所述红外吸收层的第二刻蚀窗口；通过所述第二刻蚀窗口及第一刻蚀窗口，刻蚀所述第三绝缘介质层及第二绝缘介质层，在位于热结端的所述第二半导体层与所述红外吸收层之间形成与所述第二刻蚀窗口相贯通的第二空腔，以及在位于热结端的所述第一半导体层与所述第二半导体层之间形成与所述第一刻蚀窗口相贯通的第一空腔，且所述第二空腔与所述第一空腔相贯通；2CN113428833A权利要求书2/2页形成贯穿所述衬底的空腔；通过所述空腔，刻蚀所述第一绝缘介质层，以显露所述第一半导体层。8.根据权利要求7所述的MEMS热电堆红外传感器，其特征在于：形成的所述第二半导体层在垂向上的投影位于所述第一半导体层内，形成台阶式热电偶结构。9.根据权利要求7所述的MEMS热电堆红外传感器的制备方法，其