CN109824008B - 一种非制冷红外焦平面探测器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种非制冷红外焦平面探测器，包括基底层；位于所述基底层上表面的支撑层；位于所述支撑层背离所述基底层的表面的功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触；位于所述功能层背离所述支撑层的表面的钝化层。本申请中非制冷红外焦平面探测器，包括依次叠加的基底层、支撑层、功能层和钝化层，功能层中图形化热敏层的侧壁与功能层中的图形化电极层之间不产生接触，从而避免图形化热敏层两端接触孔直接相连造成图形化热敏层短路，提高非制冷红外焦平面探测器的良率和性能。此外，本申请还提供一种具有上述优点的非制冷红外焦平面探测器制备方法。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术中微机电系统工艺制造领域，特别是涉及一种非制冷红外焦平面探测器及其制备方法。
背景技术
非制冷红外探测技术是无需制冷系统对外界物体的红外辐射(IR)进行感知并转化成电信号经处理后在显示终端输出的技术，可广泛应用于国防、航天、医学、生产监控等众多领域。非制冷红外焦平面探测器由于其能够在室温状态下工作，并具有质量轻、体积小、寿命长、成本低、功率小、启动快及稳定性好等优点，满足了民用红外系统和部分军事红外系统对长波红外探测器的迫切需要，近几年来发展迅猛。
非制冷红外焦平面阵列探测器的单元通常采用悬臂梁微桥结构，利用牺牲层释放工艺形成微桥支撑结构，支撑平台上的热敏材料通过微桥与基底读出电路相连。悬臂梁使用绝热支撑层对红外吸收层平台起到机械支撑作用，同时也使用一种导电材料作为电极提供基底读出电路与热敏材料的电性连接。金属电极的一端通过接触孔与支撑层上的热敏材料连接，另一端通过桥墩和通孔与基底读出电路的金属电极相连，从而读出热敏材料的电信号变化。
在传统微桥设计中，由于工艺能力的限制，在热敏薄膜侧壁极易产生金属电极材料残留，使热敏薄膜两端接触孔直接相连，造成热敏薄膜短路，影响非制冷红外焦平面探测器的良率和性能。
发明内容
本申请的目的是提供一种非制冷红外焦平面探测器及其制备方法，以解决现有技术中热敏薄膜侧壁极易产生金属电极材料残留的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供一种非制冷红外焦平面探测器，包括：
基底层；
位于所述基底层上表面的支撑层；
位于所述支撑层背离所述基底层的表面的功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触；
位于所述功能层背离所述支撑层的表面的钝化层。
可选的，所述功能层包括：
位于所述支撑层背离所述基底层的表面的图形化热敏层；
位于所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面和所述支撑层背离所述基底层的表面的第一保护层；
贯通所述支撑层和所述第一保护层的通孔，且所述通孔位于所述基底层中孔洞底部；
位于所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面的接触孔；
位于所述第一保护层背离所述支撑层的表面的所述图形化电极层；
位于所述图形化热敏层侧壁的凹槽。
可选的，所述功能层包括：
贯通所述支撑层的通孔，且所述通孔位于所述基底层中孔洞底部；
位于所述支撑层背离所述基底层的表面的所述图形化电极层；
位于所述图形化电极层背离所述支撑层的表面和所述支撑层背离所述基底层的表面的图形化热敏层。
可选的，还包括：
位于所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面的第二保护层。
可选的，当所述图形化热敏层的材料为氧化钒时，还包括：
位于所述支撑层背离所述基底层的表面的过渡层。
本申请还提供一种非制冷红外焦平面探测器的制备方法，包括：
在基底层的上表面形成支撑层；
在所述支撑层背离所述基底层的表面形成功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触；
在所述功能层背离所述支撑层的表面形成钝化层；
去除所述基底层中的牺牲层，以形成非制冷红外焦平面探测器。
可选的，所述在所述支撑层背离所述基底层的表面形成功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触包括：
在所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层，并对所述热敏层进行处理，以得到图形化热敏层；
在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面和所述支撑层背离所述基底层的表面形成第一保护层；
刻蚀位于所述基底层中孔洞底部的所述支撑层和所述第一保护层，以形成通孔；
刻蚀所述第一保护层，以在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面形成接触孔；
在所述第一保护层背离所述支撑层的表面和所述图形化热敏层对应所述接触孔的表面形成电极层，并对所述电极层进行处理，以得到所述图形化电极层；
对位于所述图形化热敏层侧壁的第一保护层进行处理，以在所述第一保护层中形成凹槽。
可选的，所述在所述支撑层背离所述基底层的表面形成功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触包括：
刻蚀位于所述基底层中孔洞底部的所述支撑层，以形成通孔；
在所述支撑层背离所述基底层的表面形成电极层，并对所述电极层进行处理，以得到所述图形化电极层；
在所述图形化电极层背离所述支撑层的表面和所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层，并对所述热敏层进行处理，以得到图形化热敏层。
可选的，所述在所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层之后还包括：
在所述热敏层背离所述支撑层的表面形成第二保护层；
对所述第二保护层和所述热敏层进行处理，以得到所述图形化热敏层；
相应地，所述刻蚀所述第一保护层，以在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面形成接触孔包括：
刻蚀所述第一保护层和所述第二保护层，以在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面形成接触孔。
可选的，当所述热敏层的材料为氧化钒时，所述在所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层之前还包括：
在所述支撑层背离所述基底层的表面形成过渡层。
本申请所提供的非制冷红外焦平面探测器，包括基底层；位于所述基底层上表面的支撑层；位于所述支撑层背离所述基底层的表面的功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触；位于所述功能层背离所述支撑层的表面的钝化层。本申请中非制冷红外焦平面探测器，包括依次叠加的基底层、支撑层、功能层和钝化层，功能层中图形化热敏层的侧壁与功能层中的图形化电极层之间不产生接触，从而避免图形化热敏层两端接触孔直接相连造成图形化热敏层短路，提高非制冷红外焦平面探测器的良率和性能。此外，本申请还提供一种具有上述优点的非制冷红外焦平面探测器制备方法。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器的一种结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器的一种具体结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器的一种具体结构示意图；
图4为本申请实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器的一种具体结构示意图；
图5至图10为本发明实施例所提供的一种非制冷红外焦平面探测器制备方法的工艺流程图；
图11至图16为本发明实施例所提供的一种具体的非制冷红外焦平面探测器制备方法的工艺流程图；
图17至图20为本发明实施例所提供的另一种具体的非制冷红外焦平面探测器制备方法的工艺流程图；
图21至图23为本发明实施例所提供的另一种具体的非制冷红外焦平面探测器制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，在传统微桥设计中，由于工艺能力的限制，在热敏薄膜侧壁极易产生金属电极材料残留，使热敏薄膜两端接触孔直接相连，造成热敏薄膜短路，影响非制冷红外焦平面探测器的良率和性能。
有鉴于此，本申请提供了一种非制冷红外焦平面探测器，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器的一种结构示意图，该非制冷红外焦平面探测器包括：
基底层1；
位于所述基底层1上表面的支撑层2；
位于所述支撑层2背离所述基底层1的表面的功能层3，且所述功能层3中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层3中的图形化电极层不接触；
位于所述功能层3背离所述支撑层2的表面的钝化层4。
上述基底层1包括读出电路11(Readout Integrated Circuit，ROIC)，位于读出电路11上表面的金属反射层12和绝缘介质层13，以及位于金属反射层12和绝缘介质层13背离读出电路11的表面的牺牲层，且牺牲层中有纵向贯通牺牲层的孔洞。其中，牺牲层在在准备过程中被释放。
需要说明的是，本实施例中对金属反射层12中的金属材料不做具体限定，只要金属材料对特定波长(如8μm-14μm)的红外光线的反射率在90％以上即可。
具体的，在本申请的一个实施例中，金属反射层12中的金属材料为铝，在本申请的另一个实施例中，金属反射层12中的金属材料为钛。
优选地，在本申请的一个实施例中，金属反射层12的厚度取值范围为
之间，包括端点值。
需要说明的是，本实施例中对绝缘介质层13的材料不进行具体限定，可自行设定。例如，绝缘介质层13中的材料可以为氮化硅，或者为二氧化硅。
优选地，在本申请的一个实施例中，绝缘介质层13的厚度取值范围为
之间，包括端点值。
需要说明的是，本实施例中对牺牲层的材料不做具体限定，可自行选择。例如，牺牲层的材料可以选择为光刻胶，或者非晶碳，或者耐温光刻胶等，耐温光刻胶有聚酰亚胺(PI)等。
具体的，在本申请的一个实施例中，牺牲层的厚度取值范围为1.0μm-2.5μm之间，包括端点值。
上述支撑层2的材料通常具体为氮化硅，在本申请的一个实施例中，支撑层2的厚度取值范围
之间，包括端点值。
需要说明的是，本实施例中对功能层3的具体结构不进行限定，只要满足功能层3中的图形化热敏层的侧壁与功能层3中的图形化电极层不接触即可，上述设置目的是避免图形化热敏层发生短路，从而影响非制冷红外焦平面探测器的良率和性能。
上述钝化层4的材料通常具体为氮化硅，在本申请的一个实施例中，支撑层2的厚度取值范围
之间，包括端点值。
本申请所提供的非制冷红外焦平面探测器，包括基底层1；位于所述基底层1上表面的支撑层2；位于所述支撑层2背离所述基底层1的表面的功能层3，且所述功能层3中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层3中的图形化电极层不接触；位于所述功能层3背离所述支撑层2的表面的钝化层4。本申请中非制冷红外焦平面探测器，包括依次叠加的基底层1、支撑层2、功能层3和钝化层4，功能层3中图形化热敏层的侧壁与功能层3中的图形化电极层之间不产生接触，从而避免图形化热敏层两端接触孔直接相连造成图形化热敏层短路，提高非制冷红外焦平面探测器的良率和性能。
请参考图2，图2为本申请实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器的一种具体结构示意图。
区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对红外焦平面探测器中功能层3的结构进行具体限定。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。
参见图2，在本发明实施例中，所述功能层3包括：
位于所述支撑层2背离所述基底层1的表面的图形化热敏层31；
位于所述图形化热敏层31背离所述支撑层2的表面和所述支撑层2背离所述基底层1的表面的第一保护层32；
贯通所述支撑层2和所述第一保护层32的通孔33，且所述通孔33位于所述基底层1中孔洞底部；
位于所述图形化热敏层31背离所述支撑层2的表面的接触孔34；
位于所述第一保护层32背离所述支撑层2的表面的所述图形化电极层35；
位于所述图形化热敏层31侧壁的凹槽36。
需要说明的是，上述图形化热敏层31位于支撑层2背离基底层1表面的部分区域，本实施例中对图形化热敏层31的材料不做具体限定，视情况而定。例如，图形化热敏层31的材料可以为氧化钒(VOx)，图形化热敏层31的材料还可以为氧化钛，或者非晶硅等等。
需要指出的是，部分图形化电极层35位于通孔33和接触孔34内部。
优选地，在本申请的一个实施例中，当所述图形化热敏层31的材料为氧化钒时，还包括：
位于所述支撑层2背离所述基底层1的表面的过渡层，相应地，图形化热敏层31位于过渡层背离支撑层2的表面。
具体的，过渡层包括位于支撑层2背离基底层1的表面依次叠加的第一钒薄膜层、五氧化二钒薄膜层和第二钒薄膜层。
优选地，过渡层的厚度取值范围为
之间，包括端点值，避免过渡层的厚度太小，过渡层可以起到粘附的作用，当过渡层太薄时无法起到粘附支撑层2和图形化热敏层31的作用；同时避免过渡层的厚度太大，图形化热敏层31需要一定的电阻范围，当过渡层太厚时会影响图形化热敏层31的电阻。
还需要说明的是，本实施例中对图形化热敏层31的厚度也不做具体限定，图形化热敏层31的厚度根据非制冷红外焦平面探测器的性能决定。
优选地，图形化热敏层31的厚度取值范围通常在
之间，包括端点值。
还需要说明的是，本实施例中对图形化热敏层31的方阻也不做具体限定，图形化热敏层31的方阻根据非制冷红外焦平面探测器的性能决定。
优选地，图形化热敏层31的方阻取值范围通常在50KΩ/□-5000KΩ/□之间，包括端点值。
上述第一保护层32的通常具体为低应力的氮化硅薄膜，优选地，在本申请的一个实施例中，第一保护层32的厚度取值范围
之间，包括端点值。
需要指出的是，接触孔34位于图形化热敏层31背离支撑层2的表面的部分区域，本实施例中接触孔34的宽度不进行限定，可自行设定。
需要说明的是，本实施例中对图形化电极层35的材料不做具体限定，可自行设定。例如，图形化电极层35的材料可以为钒，图形化电极层35的材料还可以为钛，或者镍，或者铬，或者氮化钛等等。
还需要说明的是，图形化电极层35位于第一保护层32背离支撑层2的表面的部分区域，本实施例中对图形化电极层35的厚度也不进行具体限定，根据图形化电极层35的方阻确定。
优选地，图形化电极层35的厚度取值范围为
之间，包括端点值。
需要指出的是，本实施例中对凹槽36的深度也不进行具体限定，根据第一保护层32的厚度决定，凹槽36的深度即为第一保护层32的厚度。进一步的，本实施例中对凹槽36的宽度不进行具体限定，视情况而定。
设置凹槽36的目的为，断开图形化热敏层31侧壁与图形化电极层35的连接，从而避免图形化热敏层31两端的接触孔34处图形化电极35直接由图形化热敏层31侧壁处残留的电极连接，导致图形化热敏层31短路，提升非制冷红外焦平面探测器的性能和良率。
请参考图3，图3为本申请实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器的另一种具体结构示意图。
区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对非制冷红外焦平面探测器中功能层3的结构进行具体限定。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。
参见图3，在本发明实施例中，所述功能层3包括：
贯通所述支撑层2的通孔33，且所述通孔33位于所述基底层1中孔洞底部；
位于所述支撑层2背离所述基底层1的表面的所述图形化电极层35；
位于所述图形化电极层35背离所述支撑层2的表面和所述支撑层2背离所述基底层1的表面的图形化热敏层31。
本实施例中的非制冷红外焦平面探测器，图形化热敏层31位于图形化电极层35的上方，可以避免图形化热敏层31侧壁与图形化电极层35之间产生连接，从而避免图形化热敏层31短路，提升非制冷红外焦平面探测器的性能和良率。
请参考图4，图4为本申请实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器的另一种具体结构示意图。
区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对非制冷红外焦平面探测器中功能层3的结构进行具体限定。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。
参见图4，在本发明实施例中，功能层还包括：
位于所述图形化热敏层31背离所述支撑层2的表面的第二保护层37。
第二保护层37通常为低应力的氮化硅薄膜层，优选地，第二保护层37的厚度取值范围为
之间，包括端点值。
本实施例中设置第二保护层37的目的是，保护热敏层，以防热敏层与空气、水蒸气等发生反应，使非制冷红外焦平面探测器的性能和良率降低。
下面对本发明所提供的一种非制冷红外焦平面探测器的制备方法进行介绍，下文描述的非制冷红外焦平面探测器的制备方法与上文描述的非制冷红外焦平面探测器的结构可以相互对应参照。
请参考图5至图10，图5至图10为本发明实施例所提供的一种非制冷红外焦平面探测器制备方法的工艺流程图。
参见图5，在本发明实施例中，非制冷红外焦平面探测器的制备方法可以包括：
步骤S101：在基底层的上表面形成支撑层。
具体的，参见图6，有关读出电路11的具体结构可以参照现有技术，在本发明实施例中并不做具体限定，在读出电路11上表面沉积金属反射层12；对部分金属反射层12进行先光刻、再蚀刻，并在被刻蚀区域沉积绝缘介质层13；在金属反射层12和绝缘介质层13背离读出电路11的表面沉积牺牲层14，并利用先光刻、后蚀刻的方法在牺牲层14中制作出孔洞15，即形成基底层1。利用固化的方式形成牺牲层14，牺牲层14可以为光刻胶，或者非晶碳，或者耐温光刻胶等。
优选地，形成牺牲层时厚度控制在1.0μm-2.5μm之间，包括端点值。
需要指出的是，本实施例中对形成金属反射层的方法不做具体限定，可自行选择。例如，可以利用磁控溅射的方法形成金属反射层，或者利用电子束蒸发的方法。
参见图7，在本步骤中，利用等离子增强化学气相沉积(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition，PECVD)在基底层1的上表面沉积支撑层2，支撑层2通常为低应力的氮化硅薄膜层。
优选地，形成支撑层时厚度控制在
之间，包括端点值。
步骤S102：在所述支撑层背离所述基底层的表面形成功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触。
参见图8，在支撑层2背离基底层1的表面形成功能层3，功能层3中的图形化热敏层的侧壁与功能层3中的图形化电极层不接触，下述实施例中对功能层3的具体结构进行详细介绍。
步骤S103：在所述功能层背离所述支撑层的表面形成钝化层。
参见图9，在本步骤中，利用PECVD在功能层3背离支撑层2的表面形成钝化层4，钝化层4通常为低应力的氮化硅薄膜层。
优选地，形成钝化层时厚度控制在
之间，包括端点值。
步骤S104：去除所述基底层中的牺牲层，以形成非制冷红外焦平面探测器。
参见图10，在本步骤中，先利用光刻和刻蚀的方法形成支撑层2图形，然后对牺牲层14进行释放，形成非制冷红外焦平面探测器。释放牺牲层14时，通常在氧气和氮气混合气体中进行释放。
下述实施例中对功能层的具体结构进行详细介绍。
本申请所提供的非制冷红外焦平面探测器的制备方法，通过在基底层的上表面形成支撑层；在所述支撑层背离所述基底层的表面形成功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触；在所述功能层背离所述支撑层的表面形成钝化层；去除所述基底层中的牺牲层，以形成非制冷红外焦平面探测器。本申请中非制冷红外焦平面探测器的制备方法，在基底层表面依次形成支撑层、功能层和钝化层，再将基底层中的牺牲层进行释放，在形成功能层时，使功能层中图形化热敏层的侧壁与功能层中的图形化电极层之间不产生接触，从而避免图形化热敏层两端接触孔直接相连造成图形化热敏层短路，提高非制冷红外焦平面探测器的良率和性能。
请参考图11至图16，图11至图16为本发明实施例所提供的一种具体的非制冷红外焦平面探测器制备方法的工艺流程图。
参见图11，在本发明实施例中，非制冷红外焦平面探测器制备方法包括：
步骤S201：在基底层的上表面形成支撑层。
步骤S202：在所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层，并对所述热敏层进行处理，以得到图形化热敏层。
参见图12，在本步骤中，在支撑层2背离所述基底层1的表面沉积热敏层，利用光刻和刻蚀对热敏层进行处理，得到图形化热敏层31。
需要指出的是，本步骤中对沉积方法不进行限定，可视情况而定。例如，可以采用电子束蒸发、激光蒸发、离子束沉积(Ion Beam Deposition，IBD)或物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的方法。同理，对刻蚀的方法也不进行限定，可视情况而定。例如，离子束蚀刻(Ion Beam Etching，IBE)或反应离子蚀刻(Reactive IonEtching，RIE)的方法。
还需要指出的是，本步骤中形成热敏层时，对形成的热敏层种类不作具体限定，可自行选择。例如，可以为氧化钒(VOx)热敏层，或氧化钛热敏层，或非晶硅热敏层。
优选地，形成热敏层时控制厚度在
之间，包括端点值。
步骤S203：在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面和所述支撑层背离所述基底层的表面形成第一保护层。
参见图13，在本步骤中，利用PECVD沉积第一保护层32，第一保护层32通常为低应力的氮化硅薄膜。
步骤S204：刻蚀位于所述基底层中孔洞底部的所述支撑层和所述第一保护层，以形成通孔。
参见图14，在本步骤中，利用光刻和蚀刻的方法形成通孔33。
步骤S205：刻蚀所述第一保护层，以在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面形成接触孔。
参见图14，在本步骤中，利用光刻和蚀刻的方法刻蚀第一保护层32，形成接触孔34，其中，蚀刻气体可以选择组分比例为4:5:1的SF6、CHF3、O2混合气体，或组分比例为9:1的CF4、O2混合气体等气体。由于图形化热敏层31厚度较薄，需要使用终点监测(End PointDetection，EPD)进行蚀刻反应结束监控，以免将图形化热敏层31全部蚀刻干净。
步骤S206：在所述第一保护层背离所述支撑层的表面和所述图形化热敏层对应所述接触孔的表面形成电极层，并对所述电极层进行处理，以得到所述图形化电极层。
参见图15，本步骤中，通常利用PVD沉积电极层，对电极层进行光刻和蚀刻，形成图形化电极层35。
电极层的厚度一般根据电极方阻决定，优选地，形成电极层时控制厚度在
之间，包括端点值。
步骤S207：对位于所述图形化热敏层侧壁的第一保护层进行处理，以在所述第一保护层中形成凹槽。
参见图16，本步骤中，利用光刻和蚀刻的方法对位于图形化热敏层31侧壁的第一保护层32行处理，形成凹槽36，使用EPD或控制刻蚀时间的方法控制刻蚀量，使图形化热敏层31侧壁的残留的电极层刚好能够被刻蚀干净，而支撑层2不能被刻蚀干净。
步骤S208：在所述第一保护层背离所述支撑层的表面和所述图形化电极层背离所述第一保护层的表面形成钝化层。
参见图16，本步骤中，沉积一层钝化层4。
步骤S209：去除所述基底层中的牺牲层，以形成非制冷红外焦平面探测器。
本实施例中步骤S201、S208和S208具体过程可参见前述实施例，此处不再赘述。
本实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器制备方法，在图形化电极层后，对图形化热敏层侧壁的第一保护层光刻和蚀刻，在所述第一保护层中形成凹槽，可以将图形化热敏层侧壁残留的电极层去除，截断图形化热敏层两端的接触孔处图形化电极之间的电极材料，避免图形化热敏层短路，使制得的非制冷红外焦平面探测器的性能和良率得到提高。
请参考图17至图20，图17至图20为本发明实施例所提供的另一种具体的非制冷红外焦平面探测器制备方法的工艺流程图。
参见图17，在本发明实施例中，非制冷红外焦平面探测器制备方法包括：
步骤S301：在基底层的上表面形成支撑层。
步骤S302：刻蚀位于所述基底层中孔洞底部的所述支撑层，以形成通孔。
参见图18，在本步骤中，利用光刻和蚀刻的方法形成通孔33。
步骤S303：在所述支撑层背离所述基底层的表面形成电极层，并对所述电极层进行处理，以得到所述图形化电极层。
参见图19，在本步骤中，通常利用PVD在支撑层2背离基底层1的表面沉积电极层，再对电极层进行光刻和蚀刻，形成图形化电极层35。
步骤S304：在所述图形化电极层背离所述支撑层的表面和所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层，并对所述热敏层进行处理，以得到图形化热敏层。
参见图20，在本步骤中，在图形化电极层35背离支撑层2的表面和支撑层2背离基底层1的表面沉积热敏层，利用光刻和刻蚀对热敏层进行处理，得到图形化热敏层31。
需要指出的是，本步骤中对沉积方法不进行限定，可视情况而定。例如，可以采用电子束蒸发、激光蒸发、离子束沉积或物理气相沉积的方法。同理，对刻蚀的方法也不进行限定，可视情况而定。例如，离子束蚀刻或反应离子蚀刻的方法。
还需要指出的是，本步骤中形成热敏层时，对形成的热敏层种类不作具体限定，可自行选择。例如，可以为氧化钒(VOx)热敏层，或氧化钛热敏层，或非晶硅热敏层。
优选地，形成热敏层时控制厚度在
之间，包括端点值。
步骤S305：在图形化热敏层背离支撑的表面、图形化电极层背离支撑的表面、支撑层背离基底层的表面形成钝化层。
参见图20，在本步骤中，沉积一层钝化层4。
步骤S306：去除所述基底层中的牺牲层，以形成非制冷红外焦平面探测器。
本实施例中步骤S301、S305和S306具体过程可参见前述实施例，此处不再赘述。
本实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器制备方法，先形成图形化电极层，后形成图形化热敏层，即使图形化热敏层位于图形化电极层的上方，可以避免图形化热敏层侧壁与图形化电极层之间产生连接，从而避免图形化热敏层短路，提升非制冷红外焦平面探测器的性能和良率。
请参考图21至图23，图21至图23为本发明实施例所提供的另一种具体的非制冷红外焦平面探测器制备方法的工艺流程图。
参见图21，在本发明实施例中，非制冷红外焦平面探测器制备方法包括：
步骤S401：在基底层的上表面形成支撑层。
步骤S402：在所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层；在所述热敏层背离所述支撑层的表面形成第二保护层；对所述第二保护层和所述热敏层进行处理，以得到所述图形化热敏层。
参见图22，本步骤中，利用PECVD在热敏层背离支撑层2的表面形成第二保护层37，第二保护层37的目的是保护热敏层的性质，防止与空气、水蒸气等反应，影响非制冷红外焦平面探测器的性能和良率。其中，第二保护层37通常为低应力的氮化硅薄膜。
优选地，形成第二保护层时，控制厚度在
之间，包括端点值。
步骤S403：在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面和所述支撑层背离所述基底层的表面形成第一保护层。
步骤S404：刻蚀位于所述基底层中孔洞底部的所述支撑层和所述第一保护层，以形成通孔。
步骤S405：刻蚀所述第一保护层和所述第二保护层，以在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面形成接触孔。
参见图23，本步骤中，利用光刻和蚀刻的方法刻蚀第一保护层32和第二保护层37，形成接触孔34，蚀刻气体和蚀刻监测方法如前所述。
步骤S406：在所述第一保护层背离所述支撑层的表面和所述图形化热敏层对应所述接触孔的表面形成电极层，并对所述电极层进行处理，以得到所述图形化电极层。
步骤S407：对位于所述图形化热敏层侧壁的第一保护层进行处理，以在所述第一保护层中形成凹槽。
步骤S408：在所述第一保护层背离所述支撑层的表面和所述图形化电极层背离所述第一保护层的表面形成钝化层。
步骤S409：去除所述基底层中的牺牲层，以形成非制冷红外焦平面探测器。
本实施例中步骤S401、S403、S404、S406、S407、S408和S409具体过程可参见前述实施例，此处不再赘述。
本实施例所提供的非制冷红外焦平面探测器制备方法，在沉积热敏层之后、沉积第一保护层之前，沉积第二保护层，第二保护层用以保护热敏层的性质，进一步保护热敏层与空气、水蒸气等发生反应，进而导致制得的非制冷红外焦平面探测器的性能和良率降低。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，当所述热敏层的材料为氧化钒时，所述在所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层之前还包括：
在所述支撑层背离所述基底层的表面形成过渡层。
具体的，在支撑层背离所述基底层的表面依次沉积第一钒薄膜层、五氧化二钒薄膜层和第二钒薄膜层。
需要指出的是，本实施例中对沉积过渡层的方法不进行具体限定，可视情况而定。例如，物理气相沉积，或者离子束沉积等等。
优选地，沉积过渡层时控制过渡层的厚度在
之间，包括端点值，避免过渡层的厚度太小，过渡层可以起到粘附的作用，当过渡层太薄时无法起到粘附支撑层和图形化热敏层的作用；同时避免过渡层的厚度太大，图形化热敏层需要一定的电阻范围，当过渡层太厚时会影响图形化热敏层的电阻。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的非制冷红外焦平面探测器及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种非制冷红外焦平面探测器，其特征在于，包括：
基底层；
位于所述基底层上表面的支撑层；
位于所述支撑层背离所述基底层的表面的功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触；
位于所述功能层背离所述支撑层的表面的钝化层；
其中，所述功能层包括：
位于所述支撑层背离所述基底层的表面的图形化热敏层；
位于所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面和所述支撑层背离所述基底层的表面的第一保护层；
贯通所述支撑层和所述第一保护层的通孔，且所述通孔位于所述基底层中孔洞底部；
位于所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面的接触孔；
位于所述第一保护层背离所述支撑层的表面的所述图形化电极层；
位于所述图形化热敏层侧壁的凹槽。
2.如权利要求1所述的非制冷红外焦平面探测器，其特征在于，还包括：
位于所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面的第二保护层。
3.如权利要求1所述的非制冷红外焦平面探测器，其特征在于，当所述图形化热敏层的材料为氧化钒时，还包括：
位于所述支撑层背离所述基底层的表面的过渡层。
4.一种非制冷红外焦平面探测器的制备方法，其特征在于，包括：
在基底层的上表面形成支撑层；
在所述支撑层背离所述基底层的表面形成功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触；
在所述功能层背离所述支撑层的表面形成钝化层；
去除所述基底层中的牺牲层，以形成非制冷红外焦平面探测器；
其中，所述在所述支撑层背离所述基底层的表面形成功能层，且所述功能层中的图形化热敏层的侧壁与所述功能层中的图形化电极层不接触包括：
在所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层，并对所述热敏层进行处理，以得到图形化热敏层；
在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面和所述支撑层背离所述基底层的表面形成第一保护层；
刻蚀位于所述基底层中孔洞底部的所述支撑层和所述第一保护层，以形成通孔；
刻蚀所述第一保护层，以在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面形成接触孔；
在所述第一保护层背离所述支撑层的表面和所述图形化热敏层对应所述接触孔的表面形成电极层，并对所述电极层进行处理，以得到所述图形化电极层；
对位于所述图形化热敏层侧壁的第一保护层进行处理，以在所述第一保护层中形成凹槽。
5.如权利要求4所述的非制冷红外焦平面探测器的制备方法，其特征在于，所述在所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层之后还包括：
在所述热敏层背离所述支撑层的表面形成第二保护层；
对所述第二保护层和所述热敏层进行处理，以得到所述图形化热敏层；
相应地，所述刻蚀所述第一保护层，以在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面形成接触孔包括：
刻蚀所述第一保护层和所述第二保护层，以在所述图形化热敏层背离所述支撑层的表面形成接触孔。
6.如权利要求4所述的非制冷红外焦平面探测器的制备方法，其特征在于，当所述热敏层的材料为氧化钒时，所述在所述支撑层背离所述基底层的表面形成热敏层之前还包括：
在所述支撑层背离所述基底层的表面形成过渡层。
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