[发明专利]一种具有高占空比的微机械热电堆红外探测器及制作方法

权利要求书

1.一种具有高占空比的微机械热电堆红外探测器，其特征在于在采用了L形折叠型热电偶臂设计，将热电偶臂进行了折叠处理，热电堆结构冷结区固定在硅基体上，热电堆结构热结区端固定在红外吸收区上，热电堆结构下方的硅衬底通过硅腐蚀技术去除，而热电堆传感器的热电偶臂则通过折叠的方式分布在吸收区四周。

2.按权利要求1所述的探测器，其特征在于L形折叠型的热电偶臂相互垂直。

3.按权利要求1或2所述的探测器，其特征在于所述的L形折叠型热电偶臂为等长对折、三次等长折叠或2/3长度处折叠。

4.按权利要求1或2所述的探测器，其特征在于L形折叠结构的热电偶臂的长度保持不变。

5.按权利要求3所述的探测器，其特征在于L形折叠结构的热电偶臂的长度保持不变。

6.按权利要求3所述的探测器，其特征在于L形等长对折时，占空比提高到64％；所述的热电偶臂结构可进行旋转分布，以进一步提高传感器占空比达100％。

7.制作如权利要求1或2所述的探测器的方法，其特征在于基于MEMS技术和CMOS技术加工的，分别以以下两种方法制作：

方法1制作步骤是：

(1)在抛光的硅片的正面热生长氧化硅，再在氧化硅膜上用LPCVD沉积一层多晶硅；

(2)对多晶硅薄膜进行掺杂使其导电。光刻图形，腐蚀形成多晶硅条，热电偶区域的多晶硅作为热电偶的一种组分，其多晶硅热电偶臂折叠处理；

(3)用LPCVD或PECVD方法淀积一层氧化硅作为绝缘层；光刻引线孔图形，将引线孔区域的氧化硅去除；

(4)通过蒸发仪或溅射仪沉积一层金属薄膜铝。光刻金属线条，腐蚀金属，部分金属线条和步骤中的多晶硅线条形成热电偶对结构，另外一部分金属线条作为金属布线实现探测器的电学连接；

(5)用PECVD方法沉积一层氮化硅，然后再用PECVD沉积一层氧化硅，和步骤中的氧化硅及步骤中的形成复合介质膜；

(6)光刻腐蚀开口，然后将腐蚀开口处的氧化硅和氮化硅完全刻蚀，形成热电堆结构释放的通道；

(7)释放热电堆结构：硅腐蚀气体或液体经由步骤中形成的腐蚀开口刻蚀硅衬底形成一凹腔结构，形成悬浮的薄膜结构，释放热电堆微结构和微型加热器；

方法2制作步骤是：

(1)在抛光的硅片的正面热生长氧化硅，再在氧化硅膜上用LPCVD沉积一层多晶硅；

(2)对多晶硅薄膜进行掺杂使其导电。光刻图形，腐蚀形成多晶硅条，热电偶区域的多晶硅作为热电偶的一种组分，其多晶硅热电偶臂折叠处理；

(3)用LPCVD或PECVD方法淀积一层氧化硅作为绝缘层；光刻引线孔图形，将引线孔区域的氧化硅去除；

(4)通过蒸发仪或溅射仪沉积一层金属薄膜铝。光刻金属线条，腐蚀金属，部分金属线条和步骤中的多晶硅线条形成热电偶对结构，另外一部分金属线条作为金属布线实现探测器的电学连接；

(5)用PECVD方法沉积一层氮化硅，然后再用PECVD沉积一层氧化硅，和步骤中的氧化硅及步骤中的形成复合介质膜；

(6)从背面将硅衬底全部辐射从而将热电堆结构进行释放；

(7)在热电堆吸收区沉积一层用于增强红外吸收的黑体材料。