CN108538954A - 一种热释电器件及其制造方法 - Google Patents

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CN108538954A CN201810508717.5A CN201810508717A CN108538954A CN 108538954 A CN108538954 A CN 108538954A CN 201810508717 A CN201810508717 A CN 201810508717A CN 108538954 A CN108538954 A CN 108538954A
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陈锐
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Abstract

本发明实施例公开了一种热释电器件及其制造方法,该热释电器件包括:第一衬底,第一衬底包括热释电功能区和位于热释电功能区外围的非功能区;层叠设置的第一介电层和第二介电层,第一介电层与第一衬底接触设置,在第一衬底的垂直方向上热释电功能区的投影覆盖的第一介电层和第二介电层之间存在间隙以构成隔热结构,非功能区的投影覆盖的第一介电层和第二介电层直接接触;位于第二介电层上且层叠设置的第一电极、热释电材料层和第二电极,在第一衬底的垂直方向上热释电功能区的投影与热释电材料层交叠。本发明实施例中,在第一衬底上采用薄膜工艺形成各膜层,可自主控制热释电器件的厚度;热释电器件的面积较小且成本较低;可以降低震动和应力。

Description

一种热释电器件及其制造方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体技术,尤其涉及一种热释电器件及其制造方法。
背景技术
热释电红外探测器是一种基于红外热辐射原理制成的通过检测红外线来探测人或物体的探测器,广泛地用于辐射和非接触式温度测量、红外光谱测量、激光参数测量、工业自动控制、空间技术、红外摄像中。
热释电红外探测器的基本原理是热释电材料的温度变化速率与极化电流成正比,在相同的红外辐射的情况下,热释电红外探测器的比热容越低,温度变化速率越大,探测越灵敏。而影响热释电红外探测器的比热容的因素为探测器的隔热结构上所有膜层厚度,该膜层厚度越小,热释电红外探测器的比热容越低,探测越灵敏。
现有的热释电红外探测器采用研磨和抛光工艺进行减薄,得到热释电红外探测器的基片,但是一般只能减薄至数十个微米,热释电红外探测器的厚度通常大于20微米,不利于提升器件的探测性能。
发明内容
本发明实施例提供一种热释电器件及其制造方法,以降低热释电红外探测器的厚度。
本发明实施例提供了一种热释电器件,包括:
第一衬底,所述第一衬底包括热释电功能区和位于所述热释电功能区外围的非功能区;
层叠设置的第一介电层和第二介电层,所述第一介电层与所述第一衬底接触设置,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影覆盖的所述第一介电层和所述第二介电层之间存在间隙以构成隔热结构,所述非功能区的投影覆盖的所述第一介电层和所述第二介电层直接接触;
位于所述第二介电层上且层叠设置的第一电极、热释电材料层和第二电极,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影与所述热释电材料层交叠。
进一步地,该热释电器件还包括:填充在所述第一介电层和所述第二介电层之间间隙中的牺牲层,所述隔热结构通过在形成所述第二电极之后采用气相刻蚀技术去除所述牺牲层以构成。
进一步地,所述牺牲层的组成材料为单晶硅、多晶硅和非晶硅中的任意一种。
进一步地,所述牺牲层采用二氟化氙气体被去除。
进一步地,所述第一电极包括电连接的第一电极块和第一导电端。
进一步地,在所述第一衬底的垂直方向上所述第一电极块的投影覆盖所述热释电材料层。
进一步地,该热释电器件还包括:位于所述热释电材料层和所述第二电极之间的第三介质层,所述第三介质层从所述热释电材料层上延伸至所述第一电极上以电隔离所述第一电极和所述第二电极。
进一步地,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电材料层的投影的至少一侧边缘覆盖所述第一电极块的对应一侧边缘。
本发明实施例还提供了一种热释电器件的制造方法,包括:
提供一第一衬底,所述第一衬底包括热释电功能区和位于所述热释电功能区外围的非功能区;
在所述第一衬底上形成层叠设置的第一介电层和第二介电层,所述第一介电层与所述第一衬底接触设置,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影覆盖的所述第一介电层和所述第二介电层之间存在间隙以构成隔热结构,所述非功能区的投影覆盖的所述第一介电层和所述第二介电层直接接触;
在所述第二介电层上形成层叠设置的第一电极、热释电材料层和第二电极,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影与所述热释电材料层交叠。
进一步地,形成所述第二介质层之前,还包括:在所述第一介电层上形成牺牲层,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影与所述牺牲层重叠。
进一步地,形成所述第二电极之后,还包括:在所述牺牲层对应的所述第二介质层中形成至少一个通孔,采用气相刻蚀技术通过所述通孔去除所述第一介电层和所述第二介电层之间的所述牺牲层以构成隔热结构。
本发明实施例提供的热释电器件及其制造方法,第一衬底包括热释电功能区和非功能区,热释电功能区的投影覆盖的第一介电层和第二介电层之间存在间隙以构成隔热结构,非功能区的投影覆盖的第一介电层和第二介电层直接接触。本发明实施例中,在第一衬底上采用薄膜工艺形成各膜层,由此可自主控制热释电器件的厚度;热释电器件的面积较小且成本较低;封装时所导致的应力变化大部分被第一衬底所吸收,只有较少部分应力甚至是没有应力通过隔离结构传递到介电层和热释电材料层上,因此可以一定程度的降低震动和应力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种热释电器件的示意图;
图2是本发明实施例提供的一种热释电器件的示意图;
图3是图2沿A-A'的剖视图;
图4是本发明实施例提供的一种热释电器件的示意图;
图5是图4沿B-B'的剖视图;
图6是本发明实施例提供的热释电器件的牺牲层结构图;
图7是本发明实施例提供的一种热释电器件的制造方法的流程图;
图8是本发明实施例提供的热释电器件的制造流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,以下将参照本发明实施例中的附图,通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参考图1所示,为现有技术提供的一种热释电器件的示意图,该热释电器件包括硅衬底1、介电层2、底电极3、热释电材料层4和顶电极5,其中介电层2通常包括至少2层介电层膜层结构,由此可避免底电极3等膜层结构在刻蚀硅衬底1过程中被腐蚀。为了减少热容和热导,在硅衬底1背面采用碱性湿法腐蚀方法进行腐蚀以形成隔热结构6。采用碱性湿法腐蚀方法形成隔热结构6时,存在以下缺陷:湿法腐蚀硅衬底1时会形成一定倾斜角度,如此会导致热释电器件的尺寸较大,不利于成本控制;另一方面,热释电材料同时也是压电材料,湿法腐蚀硅衬底1得到的隔热结构6在封装过程中所受的应力较大,会降低热释电器件性能。
参考图2所示,为本发明实施例提供的一种热释电器件的示意图,图3为图2沿A-A'的剖视图。本实施例提供的热释电器件包括:第一衬底10,第一衬底10包括热释电功能区10a和位于热释电功能区10a外围的非功能区10b;层叠设置的第一介电层11和第二介电层12,第一介电层11与第一衬底10接触设置,在第一衬底10的垂直方向Y上热释电功能区10a的投影覆盖的第一介电层11和第二介电层12之间存在间隙以构成隔热结构13,非功能区10b的投影覆盖的第一介电层11和第二介电层12直接接触;位于第二介电层12上且层叠设置的第一电极14、热释电材料层15和第二电极16,在第一衬底10的垂直方向Y上热释电功能区10a的投影与热释电材料层15交叠。
本实施例中,第一衬底10可选为硅基衬底,具体的可选第一衬底10所属硅基衬底为硅晶圆,在硅晶圆上形成多个如图3所示的膜层重复单元后,通过切割可得到多个热释电器件。本领域技术人员可以理解,第一衬底的材料包括但不限于硅基衬底,任意一种可作为热释电器件的衬底的材料均落入本发明的保护范围。
本实施例中第一衬底10包括热释电功能区10a和位于热释电功能区10a外围的非功能区10b,热释电功能区10a具体是指热释电器件中对应能够起到热释电功能的区域,非功能区10b的设置便于后续切割以形成独立完整的一个热释电器件,在此热释电功能区10a实质是指热释电器件的热释电功能区,并非仅指第一衬底10上的某一区域。
本实施例中第一衬底10上层叠设置有第一介电层11和第二介电层12,第一介电层11与第一衬底10接触设置,在第一衬底10的垂直方向Y上热释电功能区10a的投影覆盖的第一介电层11和第二介电层12之间存在间隙以构成隔热结构13,非功能区10b的投影覆盖的第一介电层11和第二介电层12直接接触。第一介电层11设置的优势在于,后续采用气相刻蚀技术去除牺牲层时,第一介电层11可在此过程中保护第一衬底10不受气相刻蚀。第二介电层12设置的目的在于,后续采用气相刻蚀技术去除牺牲层后,第二介电层12和第一介电层11之间的间隙形成了隔热结构13。本领域技术人员可以理解,第一介电层和第二介电层的材料均为任意一种可应用于热释电器件中的绝缘材料且该绝缘材料不受气相刻蚀技术影响,例如可选第一介电层的材料为氧化硅,厚度为300nm,第二介电层的材料为氧化硅/氮化硅/氧化硅组合薄膜,厚度为200/500/200nm,但本发明中不限定第一介电层和第二介电层的材料和厚度为上述示例;此外,在其他实施例中还可选不设置第一介电层,在第一衬底的垂直方向上热释电功能区的投影覆盖的第一衬底和第二介电层之间存在间隙以构成隔热结构。
本实施例中可选在第一衬底10的垂直方向Y上热释电功能区10a的投影与隔热结构13重叠,则可以使得热释电器件的隔热结构13的面积尽可能较大,提高了隔热效果。本实施例中在不影响后续切割工艺的基础上,非功能区10b的尺寸尽可能减小,如此可以在设定尺寸的硅晶圆上尽可能多的制作多个热释电器件。
本实施例中第二介电层12上还层叠设置有第一电极14、热释电材料层15和第二电极16,在第一衬底10的垂直方向Y上热释电功能区10a的投影与热释电材料层15交叠,可选在第一衬底10的垂直方向Y上热释电功能区10a的投影覆盖热释电材料层15。热释电器件中需要预先对第一电极14和第二电极16加电进行极化处理,如此热释电器件可进行红外辐射探测。热释电器件主要利用热电效应原理来完成对红外辐射的感应,具体的通过检测第一电极14和第二电极16之间极化方向上的电荷情况,确定红外辐射情况。本领域技术人员可以理解热释电器件的工作原理,在此不再具体赘述;第一电极或第二电极的材料为任意一种可应用于热释电器件中的电极材料,例如可选第一电极为Pt/Ti,第二电极为NiCr,但本发明中不限定第一电极和第二电极的材料为上述示例;此外,层叠设置的第一电极、热释电材料层和第二电极的形状、大小等结构包括但不限于以上示例,在不影响热释电器件功能的前提下,相关从业人员可根据产品所需合理设置第一电极、热释电材料层和第二电极的形状、大小等结构。
可选第一电极14包括电连接的第一电极块14a和第一导电端14b。可选在第一衬底10的垂直方向Y上第一电极块14a的投影覆盖热释电材料层15。可选该热释电器件还包括:位于热释电材料层15和第二电极16之间的第三介质层17,第三介质层17从热释电材料层15上延伸至第一电极14上以电隔离第一电极14和第二电极16。第三介电层17的主要功能是避免第一电极14和第二电极16接触导致短路。本领域技术人员可以理解,在保证第一电极和第二电极不短路的情况下,制作第二电极时,在第一衬底的垂直方向上第一电极的投影可与热释电材料层交叠,热释电材料层的投影可与第二电极交叠。
在其他实施例中,如图4和图5所示,图5为图4沿B-B'的剖视图,还可选第一电极14包括电连接的第一电极块14a和第一导电端14b。可选在第一衬底10的垂直方向Y上热释电材料层15的投影的至少一侧边缘覆盖第一电极块14a的对应一侧边缘。此时,第一电极块14a的至少一侧边缘被热释电材料层15覆盖,则在热释电材料层15上形成第二电极16(可选第二电极16包括电连接的第二电极块16a和第二导电端16b)时,第二电极16和第一电极14在第一电极块14a被覆盖的一侧边缘不会出现短路现象,则第二电极16的第二导电端16b可从第一电极块14a被覆盖的一侧边缘引出。参考图4和图5所示,热释电材料层15的右侧边缘覆盖第一电极块14a的右侧边缘,则第二电极16的第二导电端16b可从热释电材料层15的右侧边缘引出,第二电极16的第二电极块16a在热释电材料层15的其他侧边缘不与第一电极14电接触。本领域技术人员可以理解,热释电材料层和第一电极块的交叠关系包括但不限于以上示例,在其他实施例中还可选热释电材料层的投影完全覆盖第一电极块,或者热释电材料层的至少两侧边缘覆盖第一电极块的对应侧边缘;此外,参考图4所示,当热释电材料层的左侧边缘覆盖第一电极块时,第二电极的第二导电端可从热释电材料层的左侧边缘引出,即在第一电极和第二电极不短路的情况下,第一导电端和第二导电端可从热释电材料层的同侧或不同侧引出。参考图4和图5所示的热释电器件,第一电极和第二电极不会出现短路,第一电极和第二电极在第一电极块的被覆盖的一侧边缘处也不存在短路,此时无需制作第三介质层,进一步减小了隔离结构上的热释电器件的膜层厚度,进一步降低了比热容,进而能够提升热释电器件的探测灵敏度。
本实施例提供的热释电器件,如图3所示在第一衬底10上采用薄膜工艺形成各膜层,显然每个膜层的厚度可控,如此可自主控制热释电器件的厚度,具体可将热释电器件的厚度控制在20μm以内,与现有技术相比,有效减小了热释电器件的厚度及其隔热结构13上的膜层厚度D1,进而可以降低热释电器件的比热容,相应的提高了热释电器件的探测灵敏度。此外,本实施例提供的热释电器件,无需对第一衬底10进行减薄,相应的也不会存在减薄后的基片机械强度低的问题。
图1所示热释电器件采用湿法腐蚀方法腐蚀硅衬底1,会增大热释电器件的面积,并且湿法腐蚀的成本较高。本实施例提供的热释电器件,与图1所示的热释电器件相比,在热释电材料层15面积相同的情况下,热释电器件的面积较小且成本较低。
对于图1所示的热释电器件,热释电材料层4的面积为800*800μm即横向宽度L1为800μm,介电层2悬空部分面积(即隔热结构6的顶部面积)为1000*1000μm即横向宽度L2为1000μm,硅衬底1厚度H1为675μm,由于存在湿法刻蚀角度θ(54.74°)的倾斜,热释电器件的倾斜横向增加宽度L3为675/tan(54.74)≈477μm,支撑结构宽度L4为185μm,则热释电器件的横向尺寸LA为1000+2*477+185*2=2324μm。相应的,对于6英寸的硅晶圆,可以制作2557颗热释电器件。
对于本实施例提供的热释电器件,热释电材料层15的面积为800*800μm即横向宽度W1为800μm,隔热结构13的面积为1000*1000μm即横向宽度W2为1000μm,第一衬底10即硅片厚度H2为675μm,非功能区宽度W3为185μm,由于不涉及湿法腐蚀方法所带来的角度倾斜问题,则热释电器件的横向尺寸LB仅需1000+185*2=1370μm。相应的,对于6英寸的硅晶圆,可以制作7146颗热释电器件。在热释电器件具有相同的热释电材料层面积的基础上,与图1相比,本实施例采用同样尺寸的硅晶圆可以得到数量更多的热释电器件,具有成本优势。
另一方面,热释电材料同时也是压电材料,对于图1所示热释电器件,硅衬底1背面被腐蚀形成隔热结构6,则热释电器件的隔热结构6上的薄膜部分比较脆弱,而薄膜部分的膨胀系数和硅衬底1的膨胀系数存在差异,封装时所导致的应力变化会直接通过隔离结构6传导到薄膜部分即介电层2和热释电材料层4上,外部施加的应力会对热释电材料层4产生干扰,导致热释电器件的强度和性能受到影响,热释电器件受到外部干扰比较多。而本实施例提供的热释电器件,封装时所导致的应力变化大部分被第一衬底10所吸收,只有较少部分应力甚至是没有应力通过隔离结构13传递到第一介电层11、第二介电层12和热释电材料层15上,因此可以一定程度的降低震动和应力,热释电器件受到外部干扰非常少,该应力包括封装应力、不同膨胀系数材料受温度变化导致的应力等。
热释电器件一般的用途是人体感应,为了感应人体的移动方向同时修正周围温度变化的,一般来说可以通过两个、四个甚至是多个热释电器件相连的方式实现。以1*2个热释电器件相连构成热释电器件单元为例,采用图1所示的热释电器件时,由于热释电器件的尺寸较大,热释电器件单元中两个热释电器件相连处可共用一个支撑结构,则热释电器件单元的长边方向的长度为1000*2+954*2+185*3=4463μm,短边方向的宽度为2324μm,则热释电器件单元的外部非功能区的轮廓非常大,浪费晶圆面积,6英寸晶圆只能制作热释电器件单元1331颗。以1*2个热释电器件相连构成热释电器件单元为例,采用本实施例所示的热释电器件时,由于热释电器件的尺寸相对较小,热释电器件单元中两个热释电器件相连处可共用一个非功能区10b,则热释电器件单元的长边方向的长度为1000*2+185*3=2555μm,短边方向的宽度为1370μm,则6英寸晶圆可制作热释电器件单元3891颗,显著降低了成本。此外,图1所示的热释电器件构成的热释电器件单元,多个热释电器件共放在一个薄膜上,由于对硅衬底1进行了湿法刻蚀,则薄膜下方仅部分区域存在支撑结构,则热释电器件的薄膜部分比较脆弱,机械强度低;而本实施例提供的热释电器件,未对第一衬底10进行刻蚀腐蚀等处理,第一衬底10整体支撑热释电器件的薄膜部分,则热释电器件整体的机械强度较高。
本实施例提供的热释电器件,第一衬底包括热释电功能区和非功能区,热释电功能区的投影覆盖的第一介电层和第二介电层之间存在间隙以构成隔热结构,非功能区的投影覆盖的第一介电层和第二介电层直接接触。本实施例中,在第一衬底上采用薄膜工艺形成各膜层,由此可自主控制热释电器件的厚度;热释电器件的面积较小且成本较低;封装时所导致的应力变化大部分被第一衬底所吸收,只有较少部分应力甚至是没有应力通过隔离结构传递到介电层和热释电材料层上,因此可以一定程度的降低震动和应力。
示例性的,在上述技术方案的基础上,参考图4~图6所示可选该热释电器件还包括:如图6所示填充在第一介电层11和第二介电层12之间间隙中的牺牲层18,结合图5所示隔热结构13通过在形成第二电极16之后采用气相刻蚀技术去除牺牲层18以构成。为了形成隔热结构13,在第一介电层11和第二介电层12之间形成牺牲层18,后续在形成第二电极16之后,结合图4所示在第二介电层12中设置通孔19并采用气相刻蚀技术去除牺牲层18以在第一介电层11和第二介电层12之间构成隔热结构13。本领域技术人员可以理解,热释电器件中隔热结构的功能和作用,在此不再赘述其原理。与采用湿法腐蚀方法在硅衬底背面形成隔热结构相比,在第二介质层12上设置通孔19并采用气相刻蚀技术去除牺牲层18形成隔热结构13,成本低且效率高。
可选牺牲层18的组成材料为单晶硅、多晶硅和非晶硅中的任意一种。可选牺牲层18采用二氟化氙气体被去除。本实施例中,采用二氟化氙气体气相刻蚀牺牲层18,二氟化氙气体与热释电材料层15不会发生反应,由此可以有效避免热释电材料层15在刻蚀牺牲层18过程中被腐蚀。采用单晶硅、多晶硅和非晶硅中的任意一种材料作为牺牲层,硅的熔点较高,因此气相刻蚀牺牲层时的处理温度较高,而对热释电材料层15进行薄膜沉积时,为了保证热释电材料层15的性能,可以选择比气相刻蚀处理温度更高的薄膜沉积温度进行薄膜沉积,则热释电材料层15和第二电极16沉积完成后再采用气相刻蚀工艺去除牺牲层18时,气相刻蚀处理温度并不会对热释电材料层15产生损伤。需要说明的是,第二介质层12上依次层叠形成的第一电极14、热释电材料层15和第二电极16并不会完全覆盖第二介质层12,因此采用气相刻蚀工艺去除牺牲层18时,在第二介质层12的未被覆盖区域且对应牺牲层18的区域上打通孔19,通过通孔19能够将第二介质层12和第一介质层11之间的牺牲层18用二氟化氙气体气相腐蚀掉,则第二介质层12在热释电功能区10a处悬空,即第二介质层12和第一介质层11在热释电功能区10a处存在间隙。
本发明实施例还提供了一种热释电器件的制造方法,如图7和图8所示该方法包括:
步骤110、提供一第一衬底10,第一衬底10包括热释电功能区10a和位于热释电功能区10a外围的非功能区10b。
步骤120、在第一衬底10上形成层叠设置的第一介电层11和第二介电层12,第一介电层11与第一衬底10接触设置,在第一衬底10的垂直方向Y上热释电功能区10a的投影覆盖的第一介电层11和第二介电层12之间存在间隙以构成隔热结构13,非功能区10b的投影覆盖的第一介电层11和第二介电层12直接接触。需要说明的是隔热结构13需在形成第二电极之后采用气相刻蚀技术去除,在此仅示出隔热结构13的位置。
步骤130、在第二介电层12上形成层叠设置的第一电极14、热释电材料层15和第二电极16,在第一衬底10的垂直方向Y上热释电功能区10a的投影与热释电材料层15交叠。
可选的,形成第二介质层12之前,还包括:在第一介电层11上形成牺牲层18,在第一衬底10的垂直方向Y上热释电功能区10a的投影与牺牲层18重叠。需要说明的是,实际薄膜沉积过程中,沉积的牺牲层18的膜层边缘可能存在一定的倾斜角度,在此仅是为了便于示例,故图示出的牺牲层18的边缘为棱角。
可选的,形成第二电极16之后,还包括:在牺牲层18对应的第二介质层12中形成至少一个通孔(参考图4),采用气相刻蚀技术通过通孔19去除第一介电层11和第二介电层12之间的牺牲层18以构成隔热结构13。
本实施例提供的热释电器件的制造方法,第一衬底包括热释电功能区和非功能区,热释电功能区的投影覆盖的第一介电层和第二介电层之间存在间隙以构成隔热结构,非功能区的投影覆盖的第一介电层和第二介电层直接接触。本实施例中,在第一衬底上采用薄膜工艺形成各膜层,由此可自主控制热释电器件的厚度;热释电器件的面积较小且成本较低;封装时所导致的应力变化大部分被第一衬底所吸收,只有较少部分应力甚至是没有应力通过隔离结构传递到介电层和热释电材料层上,因此可以一定程度的降低震动和应力。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种热释电器件,其特征在于,包括:
第一衬底,所述第一衬底包括热释电功能区和位于所述热释电功能区外围的非功能区;
层叠设置的第一介电层和第二介电层,所述第一介电层与所述第一衬底接触设置,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影覆盖的所述第一介电层和所述第二介电层之间存在间隙以构成隔热结构,所述非功能区的投影覆盖的所述第一介电层和所述第二介电层直接接触;
位于所述第二介电层上且层叠设置的第一电极、热释电材料层和第二电极,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影与所述热释电材料层交叠。
2.根据权利要求1所述的热释电器件,其特征在于,还包括:填充在所述第一介电层和所述第二介电层之间间隙中的牺牲层,所述隔热结构通过在形成所述第二电极之后采用气相刻蚀技术去除所述牺牲层以构成。
3.根据权利要求2所述的热释电器件,其特征在于,所述牺牲层的组成材料为单晶硅、多晶硅和非晶硅中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的热释电器件,其特征在于,所述牺牲层采用二氟化氙气体被去除。
5.根据权利要求1所述的热释电器件,其特征在于,所述第一电极包括电连接的第一电极块和第一导电端。
6.根据权利要求5所述的热释电器件,其特征在于,在所述第一衬底的垂直方向上所述第一电极块的投影覆盖所述热释电材料层。
7.根据权利要求6所述的热释电器件,其特征在于,还包括:位于所述热释电材料层和所述第二电极之间的第三介质层,所述第三介质层从所述热释电材料层上延伸至所述第一电极上以电隔离所述第一电极和所述第二电极。
8.根据权利要求5所述的热释电器件,其特征在于,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电材料层的投影的至少一侧边缘覆盖所述第一电极块的对应一侧边缘。
9.一种热释电器件的制造方法,其特征在于,包括:
提供一第一衬底,所述第一衬底包括热释电功能区和位于所述热释电功能区外围的非功能区;
在所述第一衬底上形成层叠设置的第一介电层和第二介电层,所述第一介电层与所述第一衬底接触设置,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影覆盖的所述第一介电层和所述第二介电层之间存在间隙以构成隔热结构,所述非功能区的投影覆盖的所述第一介电层和所述第二介电层直接接触;
在所述第二介电层上形成层叠设置的第一电极、热释电材料层和第二电极,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影与所述热释电材料层交叠。
10.根据权利要求9所述的制造方法,其特征在于,形成所述第二介质层之前,还包括:在所述第一介电层上形成牺牲层,在所述第一衬底的垂直方向上所述热释电功能区的投影与所述牺牲层重叠。
11.根据权利要求10所述的制造方法,其特征在于,形成所述第二电极之后,还包括:在所述牺牲层对应的所述第二介质层中形成至少一个通孔,采用气相刻蚀技术通过所述通孔去除所述第一介电层和所述第二介电层之间的所述牺牲层以构成隔热结构。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0637361A (ja) * 1992-07-17 1994-02-10 Tdk Corp 赤外線検出器
CN104501970A (zh) * 2014-12-18 2015-04-08 上海新微技术研发中心有限公司 一种立体式温度探测器及其制造方法
CN105185802A (zh) * 2015-08-31 2015-12-23 上海集成电路研发中心有限公司 单芯片可见光红外混合成像探测器像元结构及制备方法
CN107697881A (zh) * 2017-06-27 2018-02-16 上海集成电路研发中心有限公司 一种红外传感器结构及其制备方法
CN208298851U (zh) * 2018-05-24 2018-12-28 南方科技大学 一种热释电器件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0637361A (ja) * 1992-07-17 1994-02-10 Tdk Corp 赤外線検出器
CN104501970A (zh) * 2014-12-18 2015-04-08 上海新微技术研发中心有限公司 一种立体式温度探测器及其制造方法
CN105185802A (zh) * 2015-08-31 2015-12-23 上海集成电路研发中心有限公司 单芯片可见光红外混合成像探测器像元结构及制备方法
CN107697881A (zh) * 2017-06-27 2018-02-16 上海集成电路研发中心有限公司 一种红外传感器结构及其制备方法
CN208298851U (zh) * 2018-05-24 2018-12-28 南方科技大学 一种热释电器件

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