[发明专利]快速释放边长毫米级的大面积薄膜的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于探测器微细加工技术领域，具体涉及一种快速释放边长毫米级的大面积薄膜的工艺方法，它应用于快速释放红外探测器的敏感元桥面，也适用于所有需要架空薄膜的器件制造。

背景技术

对于红外探测器，敏感元桥面的面积越大吸收得热量越多，在使用同样尺寸的桥腿情况下，敏感元温升越高，有利于提高器件的灵敏度。

采用体工艺来架空敏感元桥面，例如湿法腐蚀衬底，从所需薄膜结构边缘的狭逢腐蚀衬底来架空薄膜。该方法的缺点是腐蚀速率相对低，架空薄膜需要的时间长，薄膜和腐蚀液的接触时间长，薄膜容易破坏。而采用表面工艺，例如干法刻蚀牺牲层，牺牲层一般较薄，薄膜因为应力常常发生弯曲，与衬底接触，敏感元的热导增大，温升急剧降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结合表面工艺和体工艺的方法，来快速架空所需的薄膜，特别是面积较大的薄膜，例如边长为毫米级的薄膜。

本发明的工艺方法是在衬底和敏感元桥面之间淀积一层牺牲层，架空敏感元桥面时，先去除牺牲层，使衬底和敏感元桥面之间不再紧密接触，然后去除敏感元下面的衬底。

本发明快速释放边长毫米级薄膜的工艺方法包括如下步骤：

1)在衬底4上淀积牺牲层2，并光刻图形；

2)在牺牲层2上制作所需要的薄膜结构，例如红外探测器的敏感元桥面；

3)去除牺牲层2，使所需要的薄膜结构和衬底之间不再紧密接触，然后去除所需要的薄膜结构下的衬底，达到释放薄膜结构的目的。

对于步骤1)衬底4可以采用晶向100的硅片，牺牲层2可以采用聚酰亚胺、铝、低温热氧化硅薄膜，制备牺牲层的方法可以是熔胶-凝胶法、蒸发、溅射、PECVD等。

对于步骤2)中的薄膜结构，可以是单层或者多层的，而且其形状不限定。

对于步骤3)中的去除牺牲层和牺牲层下的衬底可以采用湿法或者干法，可以都采用干法或者是湿法，也可以一个采用湿法而另外一个采用干法。

牺牲层2和牺牲层下的衬底都采用湿法去除时，腐蚀牺牲层的腐蚀液和腐蚀衬底的腐蚀液可以是同一种腐蚀液也可以是不同的腐蚀液，根据衬底、牺牲层和所需要的薄膜结构的材料而定。

牺牲层和牺牲层下的衬底都采用干法去除时，腐蚀牺牲层的刻蚀条件和腐蚀衬底的刻蚀条件可以是同一种刻蚀条件也可以是不同的刻蚀条件，根据衬底、牺牲层和所需要的薄膜结构的材料而定。

本发明的优点在于：对于难以释放的红外探测器绝热薄膜，特别是大的薄膜，例如说边长毫米级的薄膜，采用本发明方法可以快速架空薄膜，避免所需要的薄膜结构和衬底粘连，避免薄膜结构和衬底接触。

附图说明

图1淀积牺牲层和上层薄膜结构后的剖面结构示意图；图中标记说明如下：1——薄膜结构 2——牺牲层 3——腐蚀口 4——衬底。

图2去除牺牲层和牺牲层下衬底后的剖面结构示意图；图中标记说明如下：5——腐蚀腔。

图3淀积牺牲层和上层薄膜结构后的正面俯视图。

具体实施方法

实施例1

本实施方式以晶向100的硅片为衬底，铝为牺牲层，上层桥结构的钝化层为PECVD氮化硅。

下面为利用本发明架空薄膜结构的具体步骤：

1)在硅片衬底蒸发铝薄膜(约200nm)作为牺牲层，光刻并腐蚀出图形；

2)在牺牲层上制备敏感元的桥结构；

3)采用TMAH(四甲基氢氧化铵)溶液为腐蚀液(浓度为10％，90℃)，腐蚀铝并腐蚀硅到一定深度(例如100μm，约须腐蚀2小时)，使桥结构脱离和衬底的接触达到架空的目的；

实施例2

本实施方式以晶向100的硅片为衬底，聚酰亚胺为牺牲层，上层桥的结构的钝化层为PECVD氮化硅。

下面为利用本发明架空薄膜结构的具体步骤：

1)在硅片衬底旋涂聚酰亚胺薄膜(厚度2μm)作为牺牲层，光刻并腐蚀出图形后进行亚胺化；

2)在牺牲层上制备敏感元的桥结构；

3)采用氧等离子体刻蚀聚酰亚胺，约须20分钟；

4)采用TMAH溶液(浓度为10％，90℃)腐蚀硅到一定深度(例如100μm，约须腐蚀2小时)，使桥结构脱离和衬底的接触达到架空的目的。