CN107421645B - 用于制造含吸气材料层的用于检测电磁辐射的装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造包括至少一个热检测器(10)的电磁辐射检测装置(1)的方法，所述热检测器包括悬置在衬底(2)上方的吸收膜(11)并且旨在位于密封腔(3)中，所述方法包括以下步骤：‑在衬底(2)上沉积包括具有吸气效应的金属材料的、所谓吸气金属层(40)；‑在吸气金属层(40)上沉积非晶碳的所谓的碳质牺牲层(50)；‑在碳质牺牲层(50)上沉积至少一个牺牲矿物层(60A、60B)；‑使牺牲矿物层(60A)化学‑机械平面化；‑制造热检测器(10)，使得吸收膜(11)在牺牲矿物层(60A)上被制造；‑去除牺牲矿物层(60A、60B)；‑去除碳质牺牲层(50)。

Description

用于制造含吸气材料层的用于检测电磁辐射的装置的方法
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，所述装置包括封装在密封腔中的至少一个热检测器，位于密封腔中的吸气材料薄层。本发明特别适用于红外成像和热成像的领域。
背景技术
用于检测电磁辐射(例如红外或太赫兹辐射)的装置可以包括所谓的基本热检测器的矩阵，每个检测器包括能够吸收待检测电磁辐射的吸收(absorbent)部分。
为了确保热检测器的热隔离，吸收部分通常是通过锚定柱悬置在衬底上方的膜的形式，并且通过保持臂和热绝缘与后者热隔离。这些锚定柱和绝缘臂也具有电功能，将悬置膜电连接到通常布置在衬底中的读取电路。
读取电路通常是CMOS电路的形式。其允许对热检测器施加控制信号以及读取响应于待检测电磁辐射的吸收而由热检测器产生的检测信号。读取电路包括由通过所谓的金属间介电层彼此分开的金属线形成的各种级的电互连。用于读取电路的电连接的垫布置在衬底上，使其能够从检测装置的外部被接触。
因此，文献EP2743659描述了用于检测红外辐射的装置的两个示例，其制造方法使用与读取电路的金属间介电层相同或相似的矿物牺牲层。
图1A图示了检测装置1的第一示例，该检测装置包括多个热检测器10，每个热检测器包括悬置在衬底2上方并与CMOS读取电路20的金属线的部分21电连接的吸收膜11，在这种情况下，所述金属线属于CMOS电路20的倒数第二电互连级。使用与CMOS电路20的金属间介电层23的材料相同或相似的矿物材料的牺牲层来制造热检测器10。电连接垫5被这样布置使得其能够从检测装置1的外部连接CMOS电路20。蚀刻阻挡层4在衬底2的表面上连续地延伸，以阻止在去除矿物牺牲层的步骤中采用的化学蚀刻的进行，从而保护CMOS电路20。热检测器10(一个或更多个)被封装在密封腔3中，所述密封腔由覆盖有密封层34的封装层31部分界定，所述密封层特别确保至少一个排出孔32的密封，至少一个排出孔允许在去除矿物牺牲层的步骤期间排出蚀刻产物。
图1B图示了检测装置1的第二示例，该检测装置的热检测器10也使用矿物牺牲层制造。在去除矿物牺牲层的步骤期间，蚀刻阻挡层4还提供对CMOS电路20的金属间介电层23的保护。与位于吸收膜11相对并被蚀刻阻挡层4覆盖的部分21-1的金属线相同的金属线的第二部分21-2提供待检测波长的光学反射的功能。热检测器10(一个或更多个)被封装于在这种情况下由封装结构30形成的密封腔3中，封装结构30在这种情况下采取通过气密密封件35组装在衬底2上的附加盖的形式。包括吸气材料的层40位于附加盖30的下表面上，用于在密封腔3内提供气体抽吸。
然而，需要一种用于制造用于检测电磁辐射的装置的方法，其包括使用至少一个牺牲矿物层，并且其中在密封腔内吸气材料层沉积在衬底的表面上。
还需要一种用于制造用于检测电磁辐射的装置的方法，其使得可以形成在热检测器(一个或更多个)上方和周围延伸的薄封装层。
还需要一种具有提高的检测灵敏度的、用于制造用于检测电磁辐射的装置的方法。
发明内容
本发明的目的是至少部分地克服现有技术的缺点，并且更具体地，提出一种用于制造包括至少一个热检测器、用于检测电磁辐射的装置的方法，所述热检测器包括悬置在衬底上方、适于吸收待检测辐射的吸收膜，其中所述热检测器旨在位于密封腔中。所述方法至少包括以下步骤：
-在衬底上沉积包含具有吸气效应的金属材料的、所谓的吸气金属层；
-沉积所谓的碳质牺牲层以覆盖吸气金属层，碳质牺牲层包括能够通过第二化学蚀刻相对于吸气金属层被选择性地蚀刻的、非晶碳的碳质材料；
-在碳质牺牲层上沉积至少一个牺牲矿物层，其包含能够通过第一化学蚀刻相对于碳质牺牲层被选择性蚀刻的矿物材料；
-使牺牲矿物层化学-机械平面化；
-制造热检测器，使得在牺牲矿物层上制造吸收膜；
-通过所述第一化学蚀刻去除牺牲矿物层；
-通过所述第二化学蚀刻去除碳质牺牲层。
化学-机械平面化或抛光(CMP)的步骤是获得所沉积的牺牲矿物层的基本平坦的表面的步骤，在该牺牲矿物层上制造吸收膜。在牺牲矿物层的上表面上同时施加化学作用和机械作用是个问题。常规地用抛光头进行机械作用，抛光头将转动的磨料施加到矿物层的表面上。
该检测装置的某些优选但非限制性的方面如下。
具有吸气效应的金属材料可以选自钛、锆、钒、铬、钴、铁、锰、钯、钡和/或铝。
矿物材料可以是至少包含氧化硅或氮化硅的材料。
第一化学蚀刻可以是在酸性介质中的化学侵蚀，优选利用气相氢氟酸。
第二化学蚀刻可以是通过氧等离子体的干法蚀刻。
吸气金属层可以置于衬底的电绝缘层上并与其接触，或者可以置于蚀刻阻挡层上并与其接触，所述蚀刻阻挡层由能够阻挡第一化学蚀刻并且覆盖衬底的上表面的材料制成。
碳质牺牲层可以覆盖吸气金属层。
吸气金属层可以包括几个分离的部分，其至少第一部分位于吸收膜下方。
制造热检测器的步骤可以包括形成所述热检测器的封装结构，所述封装结构包括在所述热检测器周围和上方延伸的封装层，以便与衬底一起限定所述热检测器所在的密封腔，封装层包括至少一个通孔，称为排出孔。在第一和第二化学蚀刻期间去除的材料可以通过所述排出孔排出。
封装层可以由包含硅的至少一种材料形成。
封装层可以包括围绕所述热检测器延伸并且与吸气金属层接触的周壁。
热检测器可以包括用于将吸收膜保持在衬底上方的位置中的至少一个锚定柱，所述锚定柱与吸气金属层接触。
附图说明
通过阅读作为非限制性示例给出的本发明优选实施例的以下详细描述以及参考附图，本发明的其它方面、目的、优点和特征将变得更清楚，其中：
已经描述的图1A和1B是根据现有技术的检测装置的不同示例的示意剖视图；
图2A至2H是根据第一实施例的、用于制造检测装置的方法的各个步骤的示意剖视图；
图3是根据第二实施例的检测装置的示意剖视图；
图4是根据第三实施例的检测装置的示意剖视图。
具体实施方式
在附图中和在说明书的其余部分中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。此外，为了使附图更清楚，各个元件并没有按比例示出。此外，各个实施例和变型不彼此排斥而是可以组合在一起。除非另有说明，术语“粗略”，“约”，“大约”均在10％以内。
本发明涉及用于检测电磁辐射1的装置的制造，所述装置适用于检测红外或太赫兹辐射。所述装置包括旨在位于密封腔3中的至少一个热检测器10，以及包括在密封腔3内在衬底2上的、具有吸气效应的材料的层40。具有吸气效应的该材料(也称为吸气材料)是暴露于密封腔3的环境的材料，并且能够通过吸收和/或吸附进行气体抽吸。
该吸气材料是可以选自钛、锆、钒、铬、钴、铁、锰、钯、钡和/或铝的金属材料，或这些金属的合金，如TiZrV。如稍后所述，吸气金属层40也可以在待检测波长下是反射性的，或者可以用于改善检测装置1的某些元件到衬底2的连结(bonding)。
本发明还涉及所谓的保护牺牲层50的沉积和之后的蚀刻，该保护牺牲层能够在随后采用的用于去除牺牲矿物层60A、60B的化学蚀刻步骤期间保护吸气金属层40，所述化学蚀刻例如为酸性介质中的化学侵蚀、比如利用气相氢氟酸。
该保护性牺牲层50包括碳质材料，即由包含碳原子的至少一种类型的化学物质形成的材料。因此，其可以是矿物材料、例如可选的DLC(类金刚石碳)型非晶碳，或有机材料如聚酰亚胺。DLC型的碳是具有高度杂化至sp3碳的非晶碳。优选地，碳质材料不包含硅，以避免在刻蚀该层50的步骤结束时存在可能的残留物。
因此，包含这种材料或由其组成的碳质牺牲层50对于随后进行的用于去除牺牲矿物层60A、60B的化学蚀刻来说是基本惰性的。“基本惰性”是指碳质材料与该蚀刻步骤中使用的酸性介质几乎不发生反应，或反应很少，使得在该蚀刻步骤结束时，碳质牺牲层50未被蚀刻穿过其整个厚度，因此吸气金属层40被碳质牺牲层50保护以防止任何劣化。
此外，碳质牺牲层50可以通过诸如干法化学蚀刻之类的化学蚀刻而被去除，为此蚀刻剂是等离子体中包含的氧。
本发明还涉及至少一个牺牲层60A、60B的沉积和之后的蚀刻，所述至少一个牺牲层60A、60B包括矿物或无机材料，即所谓的牺牲矿物层。
在这种情况下，矿物材料是用于产生读取电路20的金属间介电层23的硅基电介质材料，即电绝缘材料，具有例如小于或等于3.9的介电常数或相对电容率，使得可以限制互连之间的寄生电容。其是不含碳链的材料，例如氧化硅SiOx或氮化硅SixNy，或甚至诸如SiOC、SiOCH之类的有机硅材料，或诸如SiOF之类的氟化玻璃类的材料。
可以通过湿法化学蚀刻、如酸性介质中的化学侵蚀(比如利用气相氢氟酸)来去除包含这种材料或由这种材料组成的牺牲矿物层60A、60B。湿法蚀刻通常意味着蚀刻剂处于液相或气相，并且在本发明的背景中，是在气相中。
图2A至2G图示了根据第一实施例的、制造检测装置1的各个步骤。除了沉积吸气材料、沉积和去除碳质牺牲层50之外的几个步骤可以与文献EP2743659中描述的方法的那些步骤相似或相同。
在这里和说明书的其余部分中，定义三维直接参考系(X，Y，Z)，其中平面(X，Y)大致平行于检测装置1的衬底2的平面，Z轴沿与衬底2的平面大致正交的方向取向。术语“垂直的”和“垂直地”被理解为指大致平行于Z轴的取向，并且术语“水平的”和“水平地”被理解为指大致平行于平面(X，Y)的取向。此外，术语“下”和“上”被理解为指在+Z方向上远离衬底2移动时增加的定位。
参照图2A，制造有包括CMOS电路类型的读取电路20的衬底2。CMOS电路20能够提供和测量由热检测器10传送的信号。因此，它包括通过金属互连而电连接到热检测器10以及到连接垫(未示出)的有源电子部件，例如二极管、晶体管、电容器、电阻等，所述连接垫旨在将检测装置1电连接到外部电子器件。在这种情况下，读取电路20包括电互连级，其包括金属线的第一部分21，所述第一部分21通过导电通孔22电连接到较低电互连级的金属线的部分24。通孔22和金属线通过金属间介电层23彼此分离。在这种情况下，衬底2包括上表面，金属线的部分21以及金属间介电层23暴露在该上表面的水平处。制造衬底2的该步骤可以与文献EP2743659中所述的相同或相似。因此，为了说明的目的，导电通孔22和金属线的部分21、24可以通过镶嵌工艺由铜、铝或钨制成，其中在金属间介电层23中形成的沟槽填充有铜。铜或钨可以可选地横向插入到氮化钛、氮化钽或其它的垂直层之间。金属线的部分可以通过化学-机械抛光(CMP)技术与金属间介电层23的上表面的水平齐平。
在衬底2的上表面的至少一部分上沉积蚀刻阻挡层4。该蚀刻阻挡层因此连续地覆盖一起形成衬底2的上表面的、金属间介电层23和金属线的部分21。蚀刻阻挡层4包括对于随后采用的用于去除碳质牺牲层50的化学蚀刻、更确切地为氧-等离子体干法化学蚀刻来说基本上是惰性的材料。此外，在碳质牺牲层50不完全覆盖衬底2的上表面的情况下，该材料对于随后采用的用于去除矿物牺牲层60A、60B(一个或多个)的化学蚀刻、更准确地说是气相HF中的化学侵蚀来说基本上是惰性的。在去除牺牲层的步骤期间，蚀刻阻挡层4因此防止CMOS电路20的金属间介电层23被蚀刻。它可以由氧化铝Al2O3，或由氮化铝、三氟化铝，或由非故意掺杂的非晶硅形成。它可以例如通过ALD(原子层沉积)被沉积，并且可以具有例如约十纳米至几百纳米的厚度，例如20nm至150nm的厚度。
参照图2B，然后将吸气金属层40沉积在蚀刻阻挡层4上。该层40包括适于提供吸气效应的金属材料，即通过吸收和/或吸附来抽吸存在于密封腔3中的气体分子。这种吸气效应使得可以改善或保持密封腔3中所需的真空度。此外，该材料对于随后进行的去除碳质牺牲层50的化学蚀刻、在这种情况下更精确地是氧-等离子体干法化学蚀刻来说基本上是惰性的。金属材料基于钛、锆、钒、铬、钴、铁、锰、钯，和/或铝，即其包括这些金属之一或这些金属的合金，例如TiZrV。在这些金属中，钛、锆、钯和钒及其合金具有优异的化学吸附特性(吸气效应)。该材料可以通过微电子学的标准技术沉积，例如通过阴极溅射、通过真空蒸发或化学气相沉积来沉积。吸气金属层40可以具有从几十纳米到几百纳米的厚度，例如50nm到500nm、或100nm到300nm的厚度。
吸气金属层40可以由上述同一种材料或几种材料组成。因此其可以由几个所谓的基本层的堆叠形成，例如50nm的钛底层，100nm的铝中间层和200nm的钛顶层。
利用由所述金属材料中的一种或更多种制成的吸气金属层40，当其与吸收膜11相对时，该吸气金属层还提供待检测波长的光学反射的功能，从而提高热检测器10的灵敏度。
此外，吸气金属层40还可提供额外的连结功能，以改善检测装置1的元件在基底2上的粘附性。因此，上述材料列表中的钛和铬具有优异的粘附性能。
在这种情况下，吸气金属层40不连续地延伸，并且包括通过常规光刻和蚀刻操作获得的彼此分离的部分。
因此，第一部分41具有大面积，例如达到像素级，可选地为矩形或正方形的形式，促进气体分子的化学捕获的吸气功能。第一部分41有利地在吸收膜11下方延伸以便与吸收膜11形成四分之一波长的干涉腔，从而提高热检测器10的灵敏度。
可以有利地在将制造检测装置1的元件的区域中制造第二部分42，因此，通过由吸气金属层40提供的连结质量将增强其对衬底2的粘附。其可以因此位于腔3的边缘处，以便容纳随后将制造的封装层31的周壁33。
可以有利地在金属线的部分21处和将制造热检测器10的锚定柱12的区域中生成第三部分(未示出)。锚定柱12因此能够与吸气金属层40的第三部分接触，后者优选地与金属线的部分21直接接触。这改善了CMOS读取电路20和锚定柱12之间的电接触的质量以及锚定柱在衬底上的连结。如稍后参照图3所述的，当不存在蚀刻阻挡层4时，该第三部分是特别有利的。
参照图2C，称为碳质牺牲层50的保护牺牲层然后被沉积，以完全覆盖吸气金属层40。因此，后者不包括自由表面，即可由蚀刻剂接近的表面。
碳质牺牲层50包括能够相对于吸气金属层40选择性地蚀刻的碳质材料，即在随后采用的化学蚀刻、在这种情况下更确切地说是氧-等离子体干法化学蚀刻步骤中能够被去除，而吸气金属层40不会被该相同的化学蚀刻而劣化。此外，对于随后进行的去除矿物牺牲层60A和60B的进一步的化学蚀刻来说，例如在酸性介质中的化学侵蚀、比如利用气相氢氟酸，其基本上是惰性的。
碳质材料、即包含碳原子的材料优选选自非晶碳、可选地为DLC型，或甚至是聚酰亚胺。在DLC型的碳的情况下，碳质牺牲层50可以具有大约106Ω.cm的电阻率，这有利于避免当在电测试步骤中同一热检测器10的两个锚定柱12带有不同的电位时所述锚定柱之间的寄生电耦合，所述锚定柱12与相同的碳质牺牲层50接触。作为变型(未示出)，可以对碳质牺牲层50进行局部蚀刻，以避免同一热检测器10的锚定柱12之间经由该碳质牺牲层50的任何寄生电耦合。
当碳质材料是非晶碳时，其可以通过合适的沉积技术被沉积为薄层，该沉积技术例如为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或比如通过碳靶的离子束喷射(IBS)的物理气相沉积(PVD)。在聚酰亚胺的情况下，可以通过旋涂来沉积。
碳质牺牲层50具有几十纳米到几百纳米的厚度，例如50nm到500nm、或甚至100nm到300nm的厚度，以获得吸气材料的部分41、42的侧面的良好重叠。
因此，碳质材料相对于随后进行的去除矿物牺牲层60A、60B的化学蚀刻期间使用的蚀刻剂、特别是气相氢氟酸来说是惰性的。这特别是利用非晶碳的情况，其几乎不与该蚀刻剂反应。这也是利用聚酰亚胺的情况，其与氢氟酸反应很少，使得在湿法化学蚀刻步骤结束时其全部厚度尚未被去除，因此吸气金属层40保持被碳质牺牲层50的非零厚度完全覆盖。
然而，碳质材料能够相对于随后进行的、用于去除该碳质牺牲层50的化学蚀刻期间使用的蚀刻剂、特别是相对于用于干法化学蚀刻的等离子体中存在的氧进行反应。
参照图2D，然后沉积第一所谓的矿物牺牲层，其包括矿物材料，例如通过PECVD沉积的氧化硅SiOx。这种矿物材料能够通过湿法化学蚀刻、特别是通过在酸性介质中的化学侵蚀去除，蚀刻剂优选为气相氢氟酸。这种牺牲矿物层60A被这样沉积，使得其或多或少地在衬底2的整个表面上连续延伸并覆盖碳质牺牲层50。其具有沿Z轴的厚度，该厚度后来限定吸收膜11与衬底2之间的距离。该厚度能够根据希望获得的热检测器10吸收特性而被调整，并且可以为1μm至5μm以用于检测红外辐射，例如可以约等于2μm。
然后制造垂直孔，其用于形成热检测器10的锚定柱12。垂直孔通过光刻和蚀刻制造，并且其穿过第一牺牲矿物层60A以及碳质牺牲层50和蚀刻阻挡层4，并且通向金属线的部分21。垂直孔可以在(X，Y)平面中具有正方形、矩形或圆形的横截面，具有大致等于例如0.25μm2的面积。
然后在垂直孔中制造锚定柱12。锚定柱能够通过用一种或更多种导电材料填充孔来制造。作为示例，锚定柱可以各自包括通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)在孔的垂直侧面上沉积的TiN层，和填充由TiN层横向界定的空间的铜芯或钨芯。CMP的步骤、即化学-机械平面化然后提供由牺牲矿物层60A和锚定柱12形成的上表面的平面化。
发明人发现，当牺牲矿物层60A置于非晶碳的保护层50上时，在化学-机械平面化步骤期间，牺牲矿物层60A机械耐久性得到改善。事实上，当保护层50为聚酰亚胺时，特别地由于抛光头在层60A上的机械作用，化学-机械平面化的步骤可能导致牺牲矿物层60A的分离。当保护层50为非晶碳时，尤其当牺牲矿物层60A由氧化硅SiOx制成时，在CMP步骤期间发生这种分离的风险降低。
然后制造吸收膜11和隔热保持臂13。该步骤可以与文献EP2743659中描述的相同或相似地进行，不再详细讨论。因此，吸收膜11可以包括适于吸收目标电磁辐射的材料15和热敏电阻材料14，热敏电阻材料的电导率根据吸收膜11的加热而变化。被选择用于制造吸收膜11和隔热臂13的材料可以选自非晶硅、氮化钛、铝、氧化铝、氮化铝，这是因为它们对于随后进行的用于去除矿物牺牲层60A、60B的湿法化学蚀刻来说基本上是惰性的。吸收膜11被定位使得与吸气金属层40的第一反射部分41相对。
参照图2E，封装结构30与文献EP2743659中描述的相同或相似地制造。在这种情况下，第二牺牲矿物层60B沉积在第一牺牲矿物层60A、锚定柱12和隔热臂13以及吸收膜11上。其可以由与第一牺牲矿物层60A相同的材料制成，并且其具有例如0.5μm到5μm的厚度。
然后穿过矿物牺牲层60A、60B的和碳质牺牲层50的全部厚度制造沟槽，使得在该实施例中，所述沟槽通向吸气金属层40的第二连结部分42。这些沟槽可以通过光刻和蚀刻的步骤、比如反应离子蚀刻(RIE)制成。其可以被制造成使得其在(X，Y)平面中在一个或多个热检测器10周围连续地延伸，这取决于腔3是否容纳每个都包括热检测器10的一个或多个像素。沟槽用于随后制造封装结构30的周壁33。在这种情况下，吸气金属层40的连结部分42在形成这些沟槽期间形成蚀刻阻挡部分。
通过适于获得沟槽的垂直侧面的良好覆盖的相容沉积技术以大致恒定的层厚度来沉积对于待检测辐射来说透明的薄封装层31。薄封装层可以例如是通过CVD或iPVD产生的非晶硅层，当在平坦表面上测量时，其厚度通常为约200nm到2000nm，并且当热检测器的检测光谱范围为LWIR(8μm至14μm)时，优选为大约750nm，以便相对于10μm的参考波长形成四分之一波片，从而改善穿过该层31的入射辐射的透射。将封装层31沉积在由包括至少一个连续的外围沟槽(封闭的周边)的沟槽构成的表面上导致形成用封装层31的材料制成的舱(capsule)，进而与衬底2形成容纳有一个或更多个热检测器10的腔3。
然后通过在封装层31中的光刻和蚀刻形成通孔32，其形成用于允许从腔3排出牺牲层60A、60B、50的排出孔。每个排出孔32可以是方形、矩形、圆形或长方形。作为示例，排出孔32可以是长方形的，其长度可以为大约几微米，例如5μm，并且宽度可以是大约一百到几百纳米，例如150nm到600nm。
参照图2F，进行第一化学蚀刻以去除两个矿物牺牲层60A、60B，在这种情况下，通过利用气相氢氟酸的侵蚀的湿法化学蚀刻，并因此形成容纳热检测器10(一个或更多个)的腔3。化学反应的产物通过排出孔32排出。由于这种湿法化学蚀刻是各向同性的，因此获得了吸收膜11的悬置，释放了锚定柱12以及碳质牺牲层50的上表面。通过HF蒸汽侵蚀的蚀刻是选择性的，使得碳质牺牲层50不被去除，由此完全保护吸气金属层40免受HF蒸气侵蚀。
参照图2G，进行第二化学蚀刻以去除碳质牺牲层50并释放吸气金属层40的上表面。在这种情况下，化学蚀刻是干法化学蚀刻，其蚀刻剂是存在于等离子体中的氧。由于这种干法化学蚀刻是各向同性的，因此释放的结构的完整性被保留，同时便于蚀刻剂通过排出孔32进入腔3。
发明人因此证明，不管牺牲层50是否由非晶碳还是由聚酰亚胺形成，通过排出孔32将反应产物排出是可能的，并且在蚀刻和去除的时间方面与工业应用的要求保持相容。
因此，吸气金属层40被释放，即其表面的至少一部分没有被另一层覆盖，并且因此暴露于腔3的环境中。
参考图2H，密封层34以足以确保排出孔32的密封或阻塞的厚度沉积在封装层31上。密封层34对于待检测电磁辐射来说是透明的，并且可以具有抗反射功能，以优化穿过封装结构30的辐射的透射。为此原因，在待检测辐射的波长为8μm到12μm的情况下，其可以由锗的和硫化锌的子层形成，例如约1.7μm的、锗的第一子层，和约1.2μm的、硫化锌的第二子层。密封层34优选通过诸如电子束物理气相沉积(EBPVD)或诸如阴极或离子束溅射的薄膜真空沉积技术来沉积。因此，在真空或减压下获得密封腔3，其中容纳有热检测器10(一个或更多个)。
此外，吸气金属层40的化学吸附通过使检测装置1在熔炉或炉子中承受合适的热处理而被激活，以使吸气材料与存在于密封腔3中的残留气体分子反应，从而形成稳定的化合物。因此，在密封腔3内保持或减少真空度，从而提高检测装置1的使用寿命。
因此，通过在衬底2上沉积吸气金属层40，并且利用碳质牺牲层50相对于在去除矿物牺牲层60A、60B的步骤中采用的化学蚀刻保护吸气金属层40，获得包括位于衬底2上的吸气金属层40并且被保护免受任何劣化的检测装置1。使用至少一个牺牲矿物层60A、60B制成的检测装置1的使用寿命因此得到改善。
此外，在吸气金属层40位于吸收膜11下方的情况中，由于该吸气金属层40对于待检测波长来说是反射性的，因此热检测器10的灵敏度得到改善，这是因为吸气金属层40不被其它层、例如上述现有技术的示例中的蚀刻阻挡层4覆盖。
此外，吸气金属层40还可以改善封装结构30在衬底2上的连结和/或锚定柱12与读取电路20的金属线的部分21的连结和电接触。
刚刚已描述了具体实施例。许多变型和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。
因此，图3图示了用于制造检测装置1的方法的变型，其中检测装置不包括蚀刻阻挡层4。在这种情况下，图3对应于图2E所示步骤的变型。吸气金属层40直接置于衬底2的上表面上，并且碳质牺牲层50连续地延伸以覆盖吸气金属层40以及覆盖衬底2的上表面。因此，其提供了相对于用于去除矿物牺牲层60A、60B的化学蚀刻的蚀刻阻挡功能，从而保护吸气金属层40以及存在于衬底2中的矿物材料的金属间介电层23两者。
在该示例中，吸气金属层40包括附加部分43，该附加部分置于衬底2的上表面上，并且被布置为一方面与读取电路20的金属线的第一部分21接触，另一方面提供锚定柱12的连结。因此，这改善了读取电路20和锚定柱12之间的电接触的质量，以及锚定柱12在衬底2上的连结。
如上所述，利用对矿物牺牲层60A、60B的湿法化学蚀刻(图2F)，然后通过氧等离子体对碳质牺牲层50的干法蚀刻(图2G)暴露出衬底2的上表面的、未被吸气金属层40的部分41、42、43覆盖的区域，继续进行制造方法。密封层34最终沉积在封装层31上，以密封排出孔32(图2H)。
此外，图4图示了检测装置1的另一实施例，其与图2H所示的不同之处主要在于封装结构30不包括通过薄膜沉积技术沉积的封装层31，而是附加刚性盖，即预制的然后组装在衬底2上，以封装一个或更多个热检测器10。所述盖可以由硅衬底2制成，并且被构造以包括旨在组装在衬底2上的周壁33。周壁33通过气密密封件35固定到衬底2，气密密封件优选地与吸气金属层40的连结部分42接触。气密密封件35可以通过熔融可熔金属或通过形成金属间合金来获得。
在这种情况下，本实施例中的制造方法与参照图2A至2H描述的方法的不同之处在于，在沉积第一牺牲矿物层60A和制造锚定柱12、隔热臂13和吸收膜11以及沉积第二牺牲矿物层60B之后，旨在形成气密密封件35的密封材料沉积在矿物牺牲层60A、60B和碳质牺牲层50的局部蚀刻制成的沟槽中。然后通过蚀刻去除矿物牺牲层60A、60B和碳质牺牲层50。然后将盖组装在衬底2上。
其他变型是可能的，例如将检测装置1封装在外壳中，在所述外壳中热检测器10(一个或更多个)和衬底2被容纳在一起。例如由金属材料或陶瓷材料制成的外壳然后包括对于待检测波长来说是透明的并且与热检测器10(一个或更多个)相对的窗口。

Claims (13)

1.一种用于制造包括至少一个热检测器(10)的电磁辐射检测装置(1)的方法，所述至少一个热检测器(10)包括悬置在衬底(2)上方的、适于吸收待检测辐射的吸收膜(11)，所述至少一个热检测器旨在位于密封腔(3)中，所述方法至少包括以下步骤：
-在所述衬底(2)上沉积包括具有吸气效应的金属材料的、所谓的吸气金属层(40)；
-沉积所谓的碳质牺牲层(50)以覆盖所述吸气金属层(40)，所述碳质牺牲层包括能够通过第二化学蚀刻相对于所述吸气金属层(40)选择性地被蚀刻的、非晶碳的碳质材料；
-在所述碳质牺牲层(50)上沉积至少一个牺牲矿物层(60A、60B)，其包含能够通过第一化学蚀刻相对于所述碳质牺牲层(50)选择性地被蚀刻的矿物材料；
-使所述至少一个牺牲矿物层(60A、60B)化学-机械平面化；
-制造所述至少一个热检测器(10)，使得在所述至少一个牺牲矿物层(60A、60B)上制造所述吸收膜(11)；
-通过所述第一化学蚀刻去除所述至少一个牺牲矿物层(60A、60B)；
-通过所述第二化学蚀刻去除所述碳质牺牲层(50)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述具有吸气效应的金属材料选自钛、锆、钒、铬、钴、铁、锰、钯、钡和/或铝。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述矿物材料是至少包含氧化硅或氮化硅的材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一化学蚀刻是在酸性介质中的化学侵蚀。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二化学蚀刻是通过氧-等离子体的干法蚀刻。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸气金属层(40)置于所述衬底(2)的电绝缘层(23)上并与其接触，或者置于蚀刻阻挡层(4)上并与其接触，所述蚀刻阻挡层(4)由能够阻挡所述第一化学蚀刻并覆盖所述衬底(2)的上表面的材料制成。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳质牺牲层(50)覆盖所述吸气金属层(40)。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸气金属层(40)包括几个分离的部分(41、42)，其至少第一部分(41)位于所述吸收膜(11)下方。
9.根据权利要求1所述的方法，其中制造所述至少一个热检测器(10)的步骤包括形成所述至少一个热检测器的封装结构(30)，所述封装结构(30)包括在所述至少一个热检测器(10)的周围和上方延伸的封装层(31)以便与所述衬底(2)一起限定所述密封腔(3)，所述至少一个热检测器(10)位于所述密封腔(3)中，所述封装层(31)包括至少一个通孔(32)，称为排出孔；并且其中在第一和第二化学蚀刻期间去除的材料通过所述排出孔(32)排出。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述封装层(31)由包含硅的至少一种材料形成。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述封装层(31)包括周壁(33)，所述周壁围绕所述至少一个热检测器(10)延伸并且与所述吸气金属层(40)接触。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个热检测器(10)包括用于将所述吸收膜(11)保持在所述衬底(2)上方的位置中的至少一个锚定柱(12)，所述至少一个锚定柱(12)与所述吸气金属层(40)接触。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一化学蚀刻是利用气相氢氟酸在酸性介质中的化学侵蚀。
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