[发明专利]基于单晶硅PN结的非制冷红外探测器阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种基于单晶硅PN结温度特性的非制冷红外探测器阵列的制备方法，其特征在于，包括：

步骤A、硅片氧化还原，在纵向形成底硅层，埋氧层与顶硅层，同时通过底硅层刻蚀，形成深槽，填充二氧化硅或者多晶硅及平坦化，以在横向划分红外探测单元；

所述步骤A包括以下步骤：

A11、采用低压化学气相淀积的方法在SOI硅片正面生长二氧化硅；

A12、刻蚀二氧化硅，形成深槽刻蚀的掩蔽层；

A13、反应离子刻蚀顶硅层、埋氧层、底硅层，形成深槽；

A14、在曝露隔离沟槽的侧壁上低压化学气相淀积或表面热氧化生长一层二氧化硅；

A15、采用低压化学气相淀积多晶硅，填充深槽；

A16、反刻多晶硅；

A17、用氧化硅蚀刻缓冲液漂去步骤A11所生长的二氧化硅；

或包括以下步骤：

A21、低压化学气相淀积或表面热氧化方法在SOI硅片正面生长一层二氧化硅薄膜；

A22、低压化学气相淀积氮化硅；

A23、反应离子刻蚀氮化硅、二氧化硅薄膜、顶硅层、埋氧层、底硅层，形成深槽；

A24、在曝露隔离沟槽的侧壁上表面热氧化的方法生长一层二氧化硅薄膜；

A25、采用低压化学气相淀积二氧化硅，填充深槽；

A26、化学机械抛光；

A27、用磷酸溶液漂去步骤A22所淀积的氮化硅；

步骤B、在每一红外探测单元中的顶硅层设置数个串联的单晶硅PN结；

所述步骤B中制作所述单晶硅PN结的步骤，如果所述单晶硅PN结为单晶硅P+/N-结，包括以下步骤：

B11、N阱注入磷或砷；

B12、局部氧化隔离或浅槽隔离；

B13、阳极注入硼；

B14、N+欧姆接触区重掺杂注入磷或砷；

B15、快速热退火；

如果所述单晶硅PN结为单晶硅N+/P-结，包括以下步骤：

B21、P阱注入硼；

B22、局部氧化隔离或浅槽隔离；

B23、阴极注入磷或砷；

B24、P+欧姆接触区重掺杂注入硼；

B25、快速热退火；

所述步骤B12或步骤B22，

如果是局部氧化隔离，包括以下步骤：

(1)、表面热氧化生长一层二氧化硅薄膜；

(2)、低压化学气相淀积氮化硅；

(3)、反应离子刻蚀氮化硅、二氧化硅薄膜、60％的顶硅层厚度；

(4)、局部热氧化；

(5)、用磷酸溶液漂去步骤(2)所淀积的氮化硅；

如果是浅槽隔离，包括以下步骤：

(1)、低压化学气相淀积或表面热氧化生长一层二氧化硅薄膜；

(2)、低压化学气相淀积氮化硅；

(3)、反应离子刻蚀氮化硅、二氧化硅薄膜、顶硅层至埋氧层；

(4)、在曝露隔离沟槽的侧壁上表面热氧化生长一层二氧化硅薄膜；

(5)、低压化学气相淀积二氧化硅填充浅槽；

(6)、化学机械抛光；

(7)、用磷酸溶液漂去步骤(2)所淀积的氮化硅；

步骤C、在每一红外探测单元中形成电气连接布线，在所述单晶硅PN结与所述电气连接线上形成钝化层；

步骤D、在每一红外探测单元中制作悬空的绝热悬臂梁，刻蚀所述底硅层，形成所述空腔。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C包括以下步骤：

C1、刻蚀红外敏感区域之外的顶硅层至埋氧层；

C2、形成第一层金属布线；

C3、悬臂梁上金属布线；

C4、形成第二层金属布线；

C5、合金化；

C6、低压化学气相淀积二氧化硅和氮化硅，形成钝化层。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C2包括以下步骤：(1)、低压化学气相淀积二氧化硅；

(2)、刻蚀二氧化硅，形成第一层金属布线的接触孔；

(3)、溅射铝；

(4)、反刻，形成第一层金属布线。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C4包括以下步骤：

(1)、低压化学气相淀积二氧化硅；

(2)、刻蚀二氧化硅，形成第二层金属布线的通孔；

(3)、溅射铝；

(4)、反刻，形成第二层金属布线。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D包括以下步骤：

(1)、反应离子刻蚀表面钝化层和埋氧层至底硅层，形成刻蚀孔；

(2)、反应气体氟化氙干法刻蚀底硅层。