CN107121203A - 包括升起的电连接垫的、用于检测电磁辐射的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测电磁辐射的装置(1)，其包括位于衬底(2)中的读出电路(10)和位于该衬底上的电连接垫(30)，所述电连接垫包括在衬底上升起并且电连接到读出电路的金属部分(31)。该检测装置还包括保护壁(34)和被称为加强层部分(4)的部分，该保护壁在升起的金属部分下方延伸，以便与其一起限定腔(3)的至少一部分，该加强层部分(4)位于腔中并且升起的金属部分置于该加强层部分上。

Description

包括升起的电连接垫的、用于检测电磁辐射的装置
技术领域
本发明的领域是用于检测电磁辐射、特别是红外或太赫兹辐射的装置的领域，所述装置包括升起在包含读出电路的衬底之上的电连接垫。本发明尤其适用于红外热成像和成像领域。
背景技术
用于检测电磁辐射、例如红外或太赫兹辐射的装置通常包括称之为基本热检测器的检测器矩阵阵列，每个检测器都包括能够吸收待检测电磁辐射的部分。
为了确保检测器热绝缘的目标，所述部分通常采取膜的形式，所述膜通过锚定柱悬置在衬底之上并且通过热绝缘臂与衬底热绝缘。由于这些锚定柱和绝缘臂用于将悬置膜电连接到通常放置在衬底中的读出电路，所以它们还具有电功能。
读出电路通常采取CMOS电路的形式。它允许将控制信号施加到热检测器，并且允许读取响应于待检测电磁辐射的吸收而由热检测器生成的检测信号。读出电路具有由金属线形成的各个电互连级，所述级通过称之为金属间介电层的层而彼此电绝缘。读出电路的电连接垫放置在衬底上，使得可以从检测装置的外部与其接触。
图1示出用于检测红外辐射的示例性装置1，比如在文献EP2743659中所描述的装置，其电连接垫30包括面向衬底2的升起的金属部分31。
检测装置1包括多个热检测器20，这些热检测器的每个吸收膜21以非零距离H悬置在衬底2之上。每个吸收膜21电连接到读出电路10的金属线的部分11a，在此，金属线属于CMOS电路的倒数第二电互连级。
检测装置1还包括用于对读出电路10进行电连接的垫30，所述垫包括金属部分31，该金属部分升起在衬底2之上并且电连接到在此属于同一电互连级的金属线的第二部分11b。金属部分31在此相对于衬底2升起到与吸收膜21相同的距离H，并且通过导电通孔32连接到读出电路10。
在吸收膜21和升起的金属部分31的制造期间使用牺牲层，然后对其蚀刻以悬置吸收膜21。牺牲层的未蚀刻部分可以与电连接垫30平齐，即处于升起的金属部分31和衬底2之间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种、用于检测电磁辐射的包括电连接垫的装置，所述电连接垫包括具有改进的机械强度的升起的金属部分。为此目的，本发明的主题是一种用于检测电磁辐射的装置，其包括：
-读出电路，其位于衬底中；
-电连接垫，其放置在衬底上，所述电连接垫包括升起在衬底之上并且电连接到读出电路的金属部分。
根据本发明，所述装置包括：
-保护壁，其在升起的金属部分之下延伸，以便与其一起限定腔的至少一部分；
-位于腔中的加强层部分，升起的金属部分置于该加强层部分上。
保护壁具有纵向尺寸或长度以及根据平行于衬底的平面的厚度，该纵向尺寸大于所述厚度并且优选至少大十倍。
此外，加强部分由矿物材料制成，并且优选由基于氧化硅的材料制成。
以下是该检测装置的某些优选但非限制性方面。
保护壁可以包括多个直线部段，每个部段都具有纵向尺寸和根据平行于衬底的平面的厚度，纵向尺寸大于厚度并且优选大至少十倍。直线部分是指在平行于衬底的平面中纵向直线延伸的部段。
加强部分可以具有大于或等于升起的金属部分的、称之为下表面的表面范围的25％、优选50％、并且更优选75％的表面范围，所述下表面朝向衬底。
保护壁可以连续延伸以限定封闭的腔。
保护壁可以连续延伸以限定局部打开的腔。
检测装置可以包括至少一个热检测器，其放置在衬底上并且通过读出电路电连接到电连接垫，并且包括膜，所述膜适合于吸收待检测电磁辐射并且以与衬底相距基本上等于将升起的金属部分与衬底分离的距离的距离而悬置在衬底之上。
保护壁可以由导电材料制成，所述壁将电连接垫电连接到读出电路。
保护壁可以环绕至少一个导电通孔，所述通孔将升起的金属部分电连接到读出电路的金属线的下面部分。
升起的金属部分可以具有朝向衬底的下表面，其平行于衬底的尺寸大于或等于沿基本上垂直于衬底的轴线将所述升起的金属部分与衬底分离的距离的2倍、优选10倍、并且优选25倍。
电连接垫可以在所述腔的外部基本上不包括加强部分。
本发明还涉及一种用于制造根据前述特征中任一项所述的检测装置的方法，包括：
-在覆盖包含读出电路的衬底的蚀刻阻挡层上沉积牺牲层；
-穿过牺牲层形成保护壁，以便随后限定腔的至少一部分；
-在牺牲层上形成升起的金属部分，使得其置于保护壁上并参与所述腔的限定；
-至少部分地蚀刻牺牲层，在该蚀刻步骤之后，位于所述腔中的、称之为加强部分的牺牲层部分未被蚀刻。
牺牲层可以由矿物材料制成，并且优选由基于氧化硅的材料制成，并且蚀刻步骤可以通过在酸性介质中、并且优选在气相氢氟酸中的化学侵蚀来执行。
在形成保护壁的同时，可以形成用于对热检测器的吸收膜进行机械支撑的锚定柱。
附图说明
通过阅读对本发明的优选实施例的以下详细描述并参考附图，本发明的其它方面、目的、优点和特征会变得更加显而易见，所述描述通过非限制性示例而给出，在附图中：
-图1示出如在文献EP2743659中所描述的用于检测红外辐射的示例性装置；
-图2是根据一个实施例的检测装置的示意性横截面图；
-图3a是图2所示的检测装置的电连接垫的示意性俯视图，而图3b是图3a所示的电连接垫的变型的示意性俯视图；
-图4a至4g示出用于制造图2所示的检测装置的方法的步骤；和
-图5a和5b是例如图2所示的检测装置的变型的示意性横截面图。
具体实施方式
在附图中以及说明书的其余部分中，相同或相似的元件用相同的附图标记来标识。此外，各个元件未按比例示出以便使附图更加清楚。
图2是根据第一实施例的用于检测电磁辐射的装置1的示意性横截面图。
在此以及对于本说明书的其余部分而言，定义三维直角坐标系(X，Y，Z)，其中(X，Y)平面基本上平行于检测装置1的衬底的平面，Z轴定向在与衬底2的平面基本正交的方向上。因此，术语“垂直的”和“垂直地”应被理解为相对于沿着Z轴的取向，并且术语“下”和“上”应被理解为相对于沿着Z轴从衬底增加的距离的位置。
在该示例中，用于检测电磁辐射的装置1适合于检测红外或太赫兹辐射。该装置包括电连接到读出电路10的热检测器20矩阵阵列。图2是检测装置1的局部视图，并且仅示出单个热检测器20，该热检测器在此被放置在电连接垫30附近。
检测装置1包括硅基衬底2，该硅基衬底包括以CMOS技术制造的电子读出电路10，其允许将控制信号施加到热检测器10并且读取检测信号，所述检测信号响应于对目标电磁辐射的检测而生成。
读出电路10可以包括由适合于实现读出电路的各种电子功能的MOS电子器件(例如晶体管、二极管和电容器)形成的下部(未示出)。读出电路还包括确保各种MOS器件和热检测器的电连接的多个电互连级和读出电路的至少一个电连接垫与检测装置的外部的电接合。
因此，读出电路10包括多个电互连级，所述电互连级分别由多条基本平面的金属线形成，所述金属线通过导电通孔或垂直连接件而连接到下级的金属线。各个电互连级通过被称为金属间电介质(IMD)的介电层而彼此分离，导电通孔垂直穿过这些层。每个金属间介电层都可以由氧化硅SiOx或氮化硅SiNx来制成，或者甚至由具有低相对介电常数的基于氧化硅的合金来制成，比如SiOF、SiOC、SiOCH等。
在该示例中，读出电路10包括由第一金属线部分11a和第二金属线部分11b形成的金属上互连级，第一金属线部分11a被定位为面向热检测器20并且用于电连接到该检测器20，第二金属线部分11b被定位为面向电连接垫30并且用于电连接到该垫30。该金属互连级的金属线部分11a、11b通过导电通孔12a、12b电连接到下级金属线部分13a、13b。所述部分11a、11b和导电通孔12a、12b通过金属间介电层14彼此电绝缘。
衬底2还包括蚀刻阻挡层5，其覆盖由金属线部分11a、11b以及由金属间电介质层14所形成的表面。该蚀刻阻挡层5尤其适合于确保对衬底2和读出电路10的保护，使其免受用于蚀刻在检测装置的生产期间使用的牺牲层中的一些的化学侵蚀，例如氢氟(HF)酸介质中的化学侵蚀。因此，该蚀刻阻挡层5形成具有化学惰性且气密的层，其保护下面的金属线和金属间介电层免受化学侵蚀，并且它是电绝缘的，以防止金属线部分之间的任何短路。蚀刻阻挡层5可以由氧化铝Al2O3来制成，或者甚至由氟化铝或氮化铝来制成。它可以具有几十至几百纳米的厚度，并且例如10nm至500nm的厚度。
在此，热检测器20置于衬底2上，所述热检测器包括适合于吸收待检测辐射的部分21。该吸收部分21与衬底2热绝缘并且可以放置为与认为是吸收性的膜平齐，所述膜通过支撑和热绝缘元件、比如与热绝缘臂(未示出)相关联的锚定柱22来悬置在衬底2之上。锚定柱22是导电的并且局部地穿过蚀刻阻挡层5，以便与金属线的部分11a电接触。当检测器被设计成检测波长为8μm至14μm的红外辐射时，吸收膜21与衬底2以距离H间隔开，该距离H通常为1μm至5μm，例如为约2μm。
举例说明，热检测器20可以是测辐射热计，其吸收膜21包括热敏电阻材料，所述热敏电阻材料的电导率根据膜的温度而变化。然而，可以使用任意其它类型的热检测器，例如热电检测器、铁电检测器或甚至热电堆。
电连接垫30也置于衬底2上，所述垫旨在例如通过在检测装置测试期间的引线接合或甚至引脚探测来允许从检测装置1的外部电连接读出电路10。电连接垫30包括金属部分31，其升起于衬底2之上并且电连接到读出电路10的下面的金属线部分11b。
升起的金属部分31包括形成用于电连接的接触表面的上表面和朝向衬底2的相对的下表面33。金属部分31在此在衬底2之上升起到基本上等于吸收膜21的距离H的距离。更确切地说，吸收膜21的下表面和升起的金属部分31的下表面33基本上共面，并且相对于衬底的蚀刻阻挡层31而言位于相同的高度H。升起的金属部分31可以与文献EP2743659中所描述的升起的金属部分相同或相似。因此，它可以通过由各种金属材料制成的层部分的叠层来形成，例如覆盖有铝部分的氮化钛(TiN)部分，其本身可选地覆盖有TiN层部分。
在该示例中，电连接垫30包括将升起的金属部分31电连接到读出电路10的金属线的下面部分11b的多个导电通孔32。导电通孔32基本上垂直地延伸，并且一方面与升起的金属部分31接触，而另一方面与金属线部分11b接触。导电通孔32可以与文献EP2743659中所描述的那些导电通孔相同或相似，并且因此可以由环绕由铜或钨制成的芯的外围的TiN或TiW包层来形成。就可能的铜扩散而言，TiN或TiW包层可以起到粘附层和阻挡层的作用。导电通孔32因此可以具有杆或柱的形状，所述杆或柱在(X，Y)平面中具有面积例如为0.25μm2至5μm2的、基本上为正方形的截面，和基本上等于距离H的高度。有利地是，热检测器的锚定柱22在材料和尺寸方面与电连接垫30的导电通孔32基本相同。
电连接垫30还包括保护壁34或多个同心壁34，所述壁在升起的金属部分31下面连续延伸，以便与所述升起的金属部分的下表面33一起限定腔3。该限定意指保护壁34设定由此所形成的腔在(X，Y)平面中的至少一些极限。升起的金属部分31置于保护壁34上，并且因此与衬底2一起垂直地限定腔3。腔3于是具有沿着Z轴的、基本上等于高度H的高度和在(X，Y)平面中的表面范围，该表面范围的边界至少部分地由保护壁34来限定。
保护壁34在衬底2和升起的金属部分31之间沿着Z轴延伸，于是具有基本上等于距离H的高度。保护壁在至少部分地限定腔3在(X，Y)平面中的边界的距离上纵向延伸。最后，保护壁在(X，Y)平面中具有约几百纳米至几微米的厚度，例如约0.5μm。因此，保护壁34与锚定柱22和导电通孔32的区别之处在于，其具有称之为其纵向尺寸或长度的尺寸，所述尺寸大于其厚度，例如大于其厚度的10倍、100倍或者甚至2000倍。保护壁可以类似于锚定柱22和导电通孔32地形成。因此，它可以在两个垂直的TiN或TiW层之间包括由铜或钨所制成的芯或心。
电连接垫30还包括由加强材料制成的层部分4，所述层部分位于由保护壁34由此而限定的腔3中。如下所述，加强部分4有利地由在制造吸收膜21和升起的金属部分31期间所使用的牺牲层来获得。因此，它可以由矿物材料来形成，即由允许形成金属间介电层并且能够例如通过在气相氢氟酸(HF)中的化学侵蚀而被蚀刻的材料来形成。仅举例说明，该材料可以是氧化硅SiOx或甚至基于氧化硅的合金，可选地是具有低相对介电常数的一种，比如SiOF、SiOC、SiOCH等。
加强部分4在腔3的整个高度上延伸，因此升起的金属部分31至少部分地置于加强部分4上。加强部分在(X，Y)平面中具有大于或等于升起的金属部分31的下表面33的表面范围的25％的表面范围。优选地，加强部分4的该表面范围大于等于升起的金属部分31的下表面33的表面范围的50％，优选大于或等于其的75％，或甚至大于其的80％以及更多。基本上没有位于腔3外部的、与电连接垫30齐平并且优选地与热检测器20齐平的加强部分4。在该示例中，导电通孔32位于腔3中并且垂直地穿过加强部分4。
图3a是图2所示的电连接垫30的俯视图。这里，电连接垫30具有升起的金属部分31，所述升起的金属部分在(X，Y)平面中具有基本为正方形横截面。其他形状是可能的，例如矩形或甚至多边形，或甚至圆形或椭圆形。其在此在(X，Y)平面中具有大约几十至几百微米的尺寸，例如每侧100μm。
保护壁34在升起的金属部分31下方连续延伸，在此为沿着升起的金属部分31的周向边缘延伸，以便与衬底2、更精确地说与蚀刻阻挡层5一起并且与升起的金属部分31的下表面33一起来限定在此为封闭的腔3。当腔3被称为封闭的时，其意指保护壁34形成在(X，Y)平面中封闭的边界。相对于如下所述的HF酸介质中的化学侵蚀而言，封闭的腔3在此是密封的。在该示例中，保护壁34在此具有约0.5μm的厚度和沿着Z轴的约2μm的高度，并且限定每侧约为90μm的正方形面积的腔3。它可以在两个相对的、基于钛化合物或合金的垂直层之间包括由铜或钨所制成的芯。
封闭腔3填充有由加强材料制成的层部分4，该层部分在此完全填充腔3。因此，加强部分4在空腔3的整个体积中延伸，并且因此升起的金属部分31至少部分地置于加强部分4上。加强部分4在此由矿物材料、例如氧化硅的层制成。
具有在(X，Y)平面中为0.25μm2横截面的多个导电通孔32垂直穿过加强部分4，并且因此与升起的金属部分31和金属线的下面部分11b接触。因此，它们将升起的金属部分31电连接到读出电路10。
因此，检测装置1包括具有升起的金属部分31的电连接垫30，由于该升起的金属部分置于位于由保护壁34限定的腔3中的加强部分4上，所以其机械强度较大。具体地，通过相对于升起的金属部分31布置保护壁34，可以控制加强部分4的表面范围，并且因此确保其具有足够的范围以允许升起的金属部分31的机械强度增加。
具体地，发明人已经观察到，当通过使电子元件(例如金属线)与升起的金属部分31接触来电连接检测装置1时，机械应力可以施加到电连接垫，尤其是(X，Y)平面中的剪应力，该应力可能导致升起的金属部分31移动，该移动易于使电连接垫30和读出电路10之间的电连接的质量降低。
发明人还已证明，当电连接垫30的升起的金属部分31置于加强层部分4上时，其具有更大的机械强度，加强层部分4的表面范围受到控制并且由保护壁34至少部分地保护免受化学侵蚀。因此，可以确保加强部分4具有这样的表面范围，即大于或等于升起的金属部分的下表面的表面范围的至少25％，并且优选地大于或等于至少50％，或甚至75％或更多。如下所述，加强材料层的部分4可以由在制造吸收膜21和升起的金属部分31期间所使用的牺牲层来获得。
图3b是根据图3a中所示的连接垫的一个变型的电连接垫的示意性俯视图。
检测装置与参照图2所描述的装置相类似，与其不同之处主要在于，保护壁34连续延伸以限定局部打开的腔3。局部打开的腔意指包括在(X，Y)平面中的至少一个孔6的腔。保护壁34于是不形成闭合的边界。孔6在此具有基本上等于距离H的高度和(X，Y)平面中的宽度，使得在通过气相HF酸介质中的酸侵蚀来进行蚀刻的步骤之后，腔3中的加强部分4在(X，Y)平面中具有大于或等于升起的金属部分31的下表面33的表面范围的25％，或甚至大于或等于其的50％，并且优选大于或等于其的75％的表面范围。如下所述，孔6的宽度于是在形成保护壁34之前、尤其取决于在没有保护壁34的情况下对位于升起的金属部分31下方的牺牲层部分的蚀刻速率的估计来确定。
在该示例中，保护壁34限定腔3，所述腔在(X，Y)平面中的横截面具有80μm×40μm面积的矩形形状。保护壁34延伸以使得腔3具有孔6，所述孔在此位于与腔的两个40μm侧中的一个平齐。在通过气相HF对由氧化硅制成的牺牲层进行酸侵蚀的情况下，已经观察到，升起的金属部分31下方的蚀刻速率比在该升起的金属部分31之外的蚀刻速率更高，例如高出约20倍。因此，举例说明，蚀刻位于连接垫30之外的2μm厚的牺牲层部分所需的时间导致在升起的金属部分31下方蚀刻沿着X轴从孔6在40μm距离上延伸的牺牲层部分。因此，在升起的金属部分31下方，通过蚀刻去除40μm×40μm面积的牺牲层部分，并且保留称之为加强部分的、40μm×40μm面积的部分4。升起的金属部分31置于加强部分4上，并且因此其机械强度增加。有利地，导电通孔32被定位为与加强部分4齐平并且垂直穿过该加强部分4。可替代地或额外地，导电通孔32可以位于没有加强部分4的腔3的区域中。
保护壁34可以包括在(X，Y)平面中纵向和直线地延伸的多个直线部段，即多个保护壁部分。每个部段都具有纵向尺寸或长度以及(X，Y)平面中的厚度，该长度大于厚度，并且优选大至少10倍，即大于或等于该厚度的10倍。如图3a和3b所示，所述部段可以成对地连接在一起，以一起形成连续延伸的保护壁。两个连续部段之间的接合处可以在(X，Y)平面中具有弯曲的形状。作为一种变型，所述部段可以不成对地连接在一起。
图4a至4g示出用于制造根据第一实施例的检测装置的方法的各个步骤。除了形成保护壁34的步骤之外，多个步骤可以与文献EP2743659中所描述的方法的那些步骤类似或相同。
参照图4a，制造包括CMOS读出电路10的衬底2。读出电路10在此包括电互连级，该电互连级包括第一金属线部分11a和第二金属线部分11b。所述部分11a、11b通过导电通孔12a、12b电连接到下部电互连级的金属线部分13a、13b。通孔和金属线通过金属间介电层彼此分离。衬底2在此包括金属线部分11a、11b和金属间介电层14与之齐平的上表面。制造衬底的该步骤可以与文献EP2743659中所描述的步骤相同或相似。因此，举例说明，导电通孔12a、12b和金属线部分11a、11b、13a、13b可以使用镶嵌工艺由铜或钨来制成，其中在金属间介电层中产生的沟槽用铜来填充。铜或钨可以可选地横向地位于出其他外由氮化钛或氮化钽等制成的垂直层之间。可以使用化学机械抛光(CMP)技术来实现金属线部分11a、11b与金属间介电层14的上表面齐平的齐平对齐。
参照图4b，蚀刻阻挡层5然后沉积在衬底2的上表面上。因此，蚀刻阻挡层5连续地覆盖金属间介电层14和金属线部分11a、11b。蚀刻阻挡层可以例如通过氧化铝Al2O3的原子层沉积(ALD)来获得。其他材料可以是合适的，例如氮化铝、三氟化铝或甚至非故意掺杂的非晶硅。
参照图4c，由优选矿物材料所制成的和例如由通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积的氧化硅所制成的牺牲层7沉积在蚀刻阻挡层5上。牺牲层在衬底2的基本上整个表面之上连续延伸并且覆盖蚀刻阻挡层5。牺牲层7沿着Z轴的厚度随后限定吸收膜21与衬底2之间的，以及升起的金属部分31与衬底2之间的分离距离H。该距离尤其取决于期望获得的热检测器的吸收特性，并且对于检测红外辐射而言，其可以为1μm至5μm，并且例如等于约2μm。
参照图4d，生成垂直孔23、35，所述垂直孔一方面用于形成热检测器20的锚定柱22，并且另一方面用于形成电连接垫30的导电通孔32。它们通过光刻和蚀刻来生成，并且穿过牺牲层7和蚀刻阻挡层5，以分别通向第一金属线部分11a和第二金属线部分11b。垂直孔23、35在(X，Y)平面中可以具有面积在此基本上等于0.25μm2的正方形横截面。
还生成用于形成保护壁34的沟槽36。沟槽36通过光刻和蚀刻来生成，并且穿过牺牲层7且在此通到金属间介电层14上。因此，在该示例中，沟槽也穿过蚀刻阻挡层5。沟槽36在(X，Y)平面中纵向延伸，以便随后限定腔3。沟槽在此在(X，Y)平面中具有尺寸基本上等于0.5μm的厚度或宽度。优选地，沟槽36和垂直孔23、35同时生成，即同步生成。
参照图4e，接着，在垂直孔23、35中生成锚定柱22和导电通孔32，并且在沟槽36中生成保护壁34。锚定柱22和导电通孔32可以在尺寸和材料方面以相同的方式来生成。它们可以通过用一种或多种导电材料填充孔23、35来生成。例如，它们可以每个包括通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)而沉积在孔23、35的垂直侧面上的TiN层和由铜或钨制成的、填充由TiN层所横向限定的空间的芯。保护壁34、锚定柱22和导电通孔32可以同时生成并且在材料方面以相同的方式来制造。保护壁因此可以通过用通过MOCVD沉积在沟槽36的垂直侧面上的TiN层，然后用由铜或钨制成的、填充由TiN层所横向限定的空间的芯来填充沟槽36而形成。然后，CMP步骤允许由牺牲层7和由导电通孔32、锚定柱22以及保护壁34所形成的上表面被平面化。
参照图4f，生成悬置膜21和升起的金属部分31。该步骤可以以与文献EP2743659中所描述的相同或相似的方式来执行，并且不就此详细描述。因此，吸收膜21可以包括适合于吸收目标电磁辐射的第一材料和其电导率根据膜的温度而变化的第二热敏电阻材料。升起的金属部分31包括由导电材料(例如铝)制成的部分，其可选地沿着Z轴位于在两个TiN部分之间。这些导电部分通常通过沉积、光刻和随后的蚀刻来生成。升起的金属部分31置于导电通孔32上，所述导电通孔确保与读出电路10电连接。举例说明，其可以在(X，Y)平面中具有约100μm×100μm的面积。
参照图4g，牺牲层7被部分蚀刻以使吸收膜21悬置。蚀刻步骤可以通过气相氢氟酸(HF)中的化学侵蚀来执行。化学侵蚀基本上蚀刻定位为与热检测器20平齐的所有牺牲层7，从而允许吸收膜21悬置在衬底2之上。反射层(未示出)有利地定位为与面对吸收膜21的衬底2平齐，使得空的空间形成四分之一波长光腔，所述腔增强热检测器对目标辐射的吸收。与电连接垫30齐平地，除了位于由保护壁34限定的封闭腔3中的牺牲层部分4之外，通过HF蒸汽的化学侵蚀来蚀刻牺牲层7。牺牲层7的未蚀刻部分4因此形成加强部分4，升起的金属部分31置于该加强部分4上，该加强部分4使升起的金属部分31的机械强度增加。
发明人已经观察到，通过气相HF酸对牺牲层、特别是由氧化硅制成的层进行化学侵蚀具有与热检测器平齐的第一蚀刻速率，和当待蚀刻牺牲层部分位于升起的金属部分下方时具有基本上高于第一蚀刻速率的第二蚀刻速率(例如高5倍或甚至10倍以及更多)。因此，发明人已经观察到，当待蚀刻层位于垂直地限定在彼此相对的两个表面之间的室中时，通过HF蒸汽中的化学侵蚀的蚀刻速率大大增加，所述室的纵横比L/H大于或等于2，L是所述室在(X，Y)平面中的横向尺寸，H是所述室沿着Z轴的高度。
在该示例中，由衬底和升起的金属部分垂直限定的室在(X，Y)平面中具有约100μm的尺寸L，并且沿着Z轴具有约2μm的高度。因此，对该室中的牺牲层部分的蚀刻比对该室外部的相同牺牲层的蚀刻快约20倍。
具体地，看起来，由于在具有高纵横比L/H的室中的约束效应，所以对牺牲层进行蚀刻的化学反应的产物(例如当牺牲层由氧化硅制成时，产物为水)不能自由分散。产物于是似乎充当蚀刻的催化剂，并且显著增加室中的蚀刻速率。
因此，在没有保护壁34的情况下，如在现有技术文献EP2743659所描述的示例中，位于升起的金属部分下方的牺牲层的大部分可以被蚀刻，这可能导致升起的金属部分置于具有过小的表面范围的牺牲层部分上——这于是导致其机械强度减小。
根据本发明，保护壁34的存在允许将腔3限定成使得其中存在的牺牲层部分完全地或部分地被保护免受化学侵蚀。因此，由此形成确保升起的金属部分31具有更好的机械强度的加强部分4的未蚀刻部分的表面范围是可控的。
在图3a的示例中，腔3是封闭的并且相对于通过HF蒸汽的化学侵蚀而言基本上是密封的。因此，位于腔3中的牺牲层部分基本上未被化学侵蚀蚀刻，并且因此形成大尺寸的加强部分4，升起的金属部分31置于该加强部分4上。因此，该部分31的机械强度得到显着改善。
图5a是根据一个变型实施例的检测装置1的示意性横截面图。
检测装置1与参照图2所描述的装置相类似，而与其不同之处主要在于，保护壁34与金属线部分11b进行机械接触和电接触。保护壁34(其有利地是导电的)还起到在升起的金属部分31和读出电路10的金属线部分11b之间进行电连接的作用。因此，电连接得以改善。此外，金属线部分11a和11b还在孔23、35的形成期间和穿过牺牲层7形成沟槽36期间起到蚀刻阻挡层的作用。
然后，金属线部分11b的尺寸可以被适配为使得保护壁34限定腔3，所述腔在(X，Y)平面中的表面范围大于或等于升起的金属部分31的下表面33的表面范围的25％、50％、75％或甚至更多。
图5b是根据另一变型实施例的检测装置1的示意性横截面图。
检测装置1与参照图5a所描述的检测装置相类似，而与其不同之处主要在于，电连接垫30不包括导电通孔32，并且因此升起的金属部分31仅通过保护壁34电连接到金属线部分11b，该保护壁34是导电的。于是，金属线部分11b在(X，Y)平面中具有被适配为使得保护壁34与其直接接触的形状。
刚刚已经对特定的实施例加以描述。各种变型和修改对于本领域技术人员会是显而易见的。
因此，作为图2所示的、在其中保护壁经由其下部与位于蚀刻阻挡层下面的金属间介电层接触的实施例的一种变型，保护壁可以置于蚀刻阻挡层上，并且可选地，如文献EP2840370中所述，可以置于放置在蚀刻阻挡层上的支撑垫上。

Claims (13)

1.一种用于检测电磁辐射的装置(1)，包括：
-位于衬底(2)中的读出电路(10)；
-放置在所述衬底(2)上的电连接垫(30)，其包括在所述衬底(2)之上升起并电连接到所述读出电路(10)的金属部分(31)；
其中：
-保护壁(34)在升起的金属部分(31)下方延伸，以便与其一起限定腔(3)的至少一部分，所述保护壁具有纵向尺寸和根据平行于所述衬底(2)的平面的厚度，所述纵向尺寸大于所述厚度；
-由矿物材料制成的加强层部分(4)位于所述腔(3)中，升起的金属部分(31)置于所述加强层上。
2.根据权利要求1所述的检测装置(1)，其中所述加强部分(4)具有大于或等于所述升起的金属部分(31)的、被称为下表面(33)的表面的表面范围的25％，优选50％，并且更优选75％的表面范围，所述下表面朝向衬底(2)。
3.根据权利要求1或2所述的检测装置(1)，其中所述保护壁(34)连续延伸以限定封闭的腔(3)。
4.根据权利要求1或2所述的检测装置(1)，其中所述保护壁(34)连续延伸以限定局部打开的腔(3)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的检测装置(1)，包括放置在所述衬底(2)上并且通过所述读出电路(10)电连接到所述电连接垫(30)的至少一个热检测器(20)，并且包括适于吸收待检测电磁辐射的膜(21)，所述膜以距所述衬底(2)基本上等于将所述升起的金属部分(31)与所述衬底分离的距离的距离悬置在所述衬底(2)之上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的检测装置(1)，其中所述保护壁(34)由导电材料制成，所述壁将所述电连接垫(30)电连接到所述读出电路(10)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的检测装置(1)，其中所述保护壁(34)环绕至少一个导电通孔(32)，所述导电通孔将所述升起的金属部分(31)电连接到所述读出电路(10)的金属线的下面部分(11b)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的检测装置(1)，其中所述升起的金属部分(31)具有朝向所述衬底(2)的下表面(33)，其平行于所述衬底的尺寸大于或等于沿着基本上垂直于所述衬底(2)的轴线将所述升起的金属部分(31)与所述衬底(2)分离的距离的2倍，优选为10倍，并且优选为25倍。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的检测装置(1)，其中所述电连接垫(30)在所述腔(3)外部基本上不包括加强部分(4)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的检测装置(1)，其中所述保护壁(34)包括多个直线部段，每个部段具有纵向尺寸和在与所述衬底(2)平行的平面中的厚度，该纵向尺寸大于该厚度。
11.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的检测装置(1)的方法，包括：
-在覆盖包含所述读出电路(10)的衬底(2)的蚀刻阻挡层(5)上沉积牺牲层(7)；
-穿过所述牺牲层形成保护壁(34)，以便随后限定腔(3)的至少一部分；
-在所述牺牲层(7)上形成升起的金属部分(31)，使得其置于所述保护壁(34)上并参与所述腔(3)的限定；
-至少部分地蚀刻所述牺牲层(7)，在该蚀刻步骤之后，位于所述腔(3)中的、所述牺牲层的称为加强部分的部分(4)未被蚀刻。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述牺牲层(7)由矿物材料制成，并且优选由基于氧化硅的材料制成，并且其中所述蚀刻步骤通过在酸性介质中的、并且优选在气相氢氟酸中的化学侵蚀执行。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述保护壁(34)形成的同时形成用于对所述热检测器(20)的吸收膜(21)进行机械支撑的锚定柱(22)。
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