[发明专利]一种用于非制冷红外焦平面探测器电极图形化的剥离工艺

说明书

技术领域

本发明属于非制冷红外焦平面探测器领域，具体涉及一种用于非制冷红外焦平面探测器电极图形化的剥离工艺。

背景技术

非制冷红外焦平面探测器通过将目标的热辐射转换为电信号而实现对目标的被动成像，其具有体积小、重量轻、成本相对较低等优点，因此在军事及民用领域得到日益广泛的应用。尤其在军事领域，因其抗干扰能力强、隐蔽性好，在跟踪、制导、火控等方面都得到较好的应用。

作为敏感元的微桥阵列是非制冷红焦平面外探测器的核心部分，其作用是将热辐射转换为敏感材料的电信号。为了提高对目标的分辨率，需要增大微桥阵列的规模，即增加阵列像元。如非制冷红外焦平面探测器阵列已从80、90年代的160×120提高到目前的640×480甚至1280×960像元规模。为了不显著增加探测器体积，在阵列规模扩大的同时必须减小像元点的尺寸，如在160×120探测器阵列中，像元点尺寸为50μm×50μm，在640×480探测器阵列中，像元的尺寸将缩小至25μm×25μm甚至更低。像元尺寸的缩小导致敏感材料光敏面积缩小，因此为不降低所转换的电信号，必须降低像元的热损失。对于真空封装的非制冷红外焦平面芯片，像元的热损失主要途径是通过微桥支撑腿的热传导损失，而支撑腿的热传导主要由作为电信号引出线的电极形成，因此，加工获得极细（如小于1μm）的电极线条成为大规模非制冷红外焦平面探测器的必然要求。

然而，由于非制冷红外焦平面敏感元制造属于微细加工领域，所用的电极材料，如NiCr，往往为难刻蚀材料，一般只能通过湿法刻蚀的方式形成图形。然而湿法刻蚀一般有较大的过刻量，且线条边缘往往不整齐，这样的电极图形将导致探测器的噪声增加和均匀性降低。另一方面，由于光刻胶的限制（涂胶厚度、边缘陡直度等），常用的光刻胶剥离工艺只能获得较宽（>1μm）的金属线条。此外，虽然目前的半导体集成电路工艺铜互联技术可以获得数十nm的金属线条，但其必须采用昂贵的CMP技术，这对于普通的科研机构是难以接受的。因此急需要一种新的金属线条形成工艺来获得大规模非制冷红外探测器所需的极细电极引线图形。

发明内容

本发明目的是提供本发明提出一种新的剥离工艺，可以不受光刻胶限制，获得大规模非制冷红外探测器所需的极细电极引线图形。

本发明的技术方案为：一种用于非制冷红外焦平面探测器电极图形化的剥离工艺，步骤包括：

首先形成第一层牺牲层，然后沉积并刻蚀形成第二层牺牲层，其图形与所需电极引线互补；然后去除第一层牺牲层，之后溅射金属层，最后去除第二层牺牲层，得到所需金属电极引线图形。

进一步地，包括如下步骤：

（1）首先采用光刻胶或氮化硅通过曝光显影形成第一层牺牲层图形，该牺牲层图形线条尺寸大于金属线条图形尺寸，厚度大于金属层厚度；

（2）沉积第二层牺牲层氧化硅薄膜，若第一层牺牲层采用光刻胶，则氧化硅薄膜采用低温工艺；若第一层牺牲层为氮化硅，则氧化硅薄膜采用等离子增强化学气相沉积或热氧化工艺； 

（3）采用电极反版图形对第二层牺牲层进行涂胶、曝光及显影；

（4）采用干法刻蚀工艺形成第二层牺牲层图形，该牺牲层图形与金属电极引线图形互补，或该层图形可采用负性光刻胶和金属电极引线版图形成；

（5）去除第一层牺牲层，若第一层牺牲层为光刻胶，采用普通去胶工艺即可；若第一层牺牲层为氮化硅薄膜，采用湿法工艺去除氮化硅牺牲层；

（6）采用磁控溅射工艺沉积金属层；

（7）采用湿法或干法工艺去除第二层牺牲层氧化硅薄膜，至此，金属线条图形加工完毕。

进一步地，由于非制冷红外焦平面探测器金属电极层厚度一般为几十μm~100nm，因此如用氮化硅牺牲层，厚度200nm~300nm即可。

进一步地，第二层牺牲层的厚度为300nm~500nm。以在保证一定的机械强度的同时，又不会影响溅射金属层进入由牺牲层形成开口的空腔内。

进一步地，步骤（4）中所述的干法刻蚀工艺的参数为刻蚀气体CF4:CHF3=1:1，功率400~800W，压力20~100mT。

进一步地，步骤（5）中所述的普通去胶工艺参数为：280℃，氧气3000sccm，压力1000mT，时间1分钟，功率1000W，湿法工艺的参数为：浓磷酸，160℃。

进一步地，步骤（6）中所述的磁控溅射工艺的参数为：直流功率0.3~3KW，温度130℃，Ar 0.9Pa。