[发明专利]硅杯凹槽结构热释电厚膜探测器的制备方法

权利要求书

1.硅杯凹槽结构热释电厚膜探测器，包括上表面设有凹槽的硅衬底[201]、底电极[203]和上电极[205]，凹槽内填充有热释电厚膜材料[204]，底电极[203]通过凹槽侧壁引出，其特征在于，所述硅衬底[201]上表面与设置有底电极[203]的凹槽侧壁的夹角为钝角。

2.硅杯凹槽结构热释电厚膜探测器的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

1）清洗硅衬底[201]；

2）沉积二氧化硅薄膜[202]；

3）在衬底基片上制作带斜面的硅杯凹槽；

4）再次清洗并沉积二氧化硅薄膜，在凹槽表面形成阻挡层；

5）清洗基片，吹干，光刻底电极图形，然后在凹槽旁边和凹槽壁上制备底电极[203]；

6）在凹槽内，底电极[203]上方沉积热释电厚膜材料[204]，烘干，等静压，烧结为陶瓷；

7）光刻上电极图形，磁控溅射制备上电极[205]。

3.如权利要求2所述的硅杯凹槽结构热释电厚膜探测器的制备方法，其特征在于，还包括步骤8）：背面掏空硅衬底[201]，形成悬空热绝缘结构。

4.如权利要求2所述的硅杯凹槽结构热释电厚膜探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，采用各向异性的腐蚀液腐蚀出凹槽，或者采用干法刻蚀出硅杯凹槽，凹槽的深度为5-50μm。

5.如权利要求2所述的硅杯凹槽结构热释电厚膜探测器的制备方法，其特征在于，步骤5）中，底电极[203]的材料为铂，或金，或锰酸锶镧，或钇钡铜氧；底电极[203]的制备方法为溅射或PLD；底电极[203]的厚度为10nm-1μm。

6.如权利要求2所述的硅杯凹槽结构热释电厚膜探测器的制备方法，其特征在于，步骤6）中，烧结温度为650-1000℃，保温时间0.5-3h。

7.如权利要求2所述的硅杯凹槽结构热释电厚膜探测器的制备方法，其特征在于，步骤7）中，上电极[205]的厚度为10nm-1μm。

8.如权利要求3所述的硅杯凹槽结构热释电厚膜探测器的制备方法，其特征在于，各步骤依次为：

1）对厚度300μm(100)晶向的硅衬底[201]进行常规的集成电路工艺清洗；

2）放入1100℃的三管扩散炉中热氧化沉积一层二氧化硅薄膜[202]，厚度0.5μm；

3）在硅片的一面利用光刻工艺开出1×1mm²的腐蚀窗口，以49%的HF溶液：NH₄F：去离子水=3ml：6g：10ml的比例配制出BOE溶液，将做好光刻胶掩膜的Si片置入BOE溶液中浸泡15分钟，得到以SiO₂为掩膜的腐蚀窗口；配置25wt.%的TMAH溶液对基片进行各向异性腐蚀，按3g/100ml的比例加入(NH₄)S₂O₈，溶液温度为78℃，腐蚀时间1.5h，形成深度为30μm硅杯凹槽；

4）重复步骤1)和步骤2）的清洗和高温热氧化工艺，沉积厚度1μm的二氧化硅薄膜阻挡层；

5）依次放入丙酮和酒精中超声振荡清洗，各振荡清洗5min，然后用氮气吹干，通过光刻工艺制作出探测器的底电极对应的图形，然后通过直流磁控溅射沉积底电极[203]，电极厚度为130nm；

6）在硅杯凹槽内和底电极上方用电泳沉积的方法沉积PZT热释电厚膜材料[204]，沉积的厚膜静置流平后，放入管式炉中烘干，然后等静压，最后在管式炉中高温烧结成陶瓷，烧结温度750℃，保温时间1h；

7）采用光刻工艺和直流磁控溅射工艺制备上电极[205]，电极厚度为130nm；

8）用氢氧化钾溶液和反应离子刻蚀背面掏空硅衬底[201]，形成悬空热绝缘结构，腐蚀和刻蚀深度为200-500μm。