[发明专利]空腔形成方法、热电堆红外探测器及其制作方法

权利要求书

1.一种热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，包括：

提供一P型掺杂的硅衬底；

在所述硅衬底中形成N阱，所述N阱为环状结构；

在所述N阱包围的硅衬底中形成N型掺杂的网格结构，所述网格结构的边缘与所述N阱相连接；

对所述N阱包围的硅衬底进行电化学腐蚀以形成多孔硅层；

进行外延工艺以使所述多孔硅层发生迁移和重构形成空腔，且所述网格结构包含的空洞闭合以形成封闭所述空腔的外延层；

在所述外延层上依次形成绝缘层；

在所述绝缘层上形成热电堆，所述热电堆的热端位于所述空腔上方的绝缘层上，所述热电堆的冷端与所述硅衬底相连接。

2.如权利要求1所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，所述硅衬底包括上层结构以及位于所述上层结构之下的下层结构，所述N阱位于所述上层结构中，所述上层结构的电阻率小于10Ω.cm，所述下层结构的电阻率小于0.02Ω.cm。

3.如权利要求1所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，所述网格结构的掺杂浓度小于所述N阱的掺杂浓度。

4.如权利要求1所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，所述网格结构的空洞的横截面形状是正方形、长方形、六边形或圆形。

5.如权利要求1所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，所述N阱的深度大于或等于所述空腔的深度。

6.如权利要求1所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，所述N阱的形成步骤包括：

在所述硅衬底上形成第一图形化的掩膜层；

通过离子注入工艺在所述硅衬底中形成N阱；

去除所述第一图形化的掩膜层。

7.如权利要求1所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，所述网格结构的形成步骤包括：

在所述硅衬底上形成第二图形化的掩膜层；

在所述第二图形化的掩膜层暴露的硅衬底上形成第三图形化的掩膜层；

通过离子注入工艺在所述硅衬底中形成所述网格结构；

去除所述第三图形化的掩膜层。

8.如权利要求1所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，所述电化学腐蚀采用氢氟酸与乙醇的混合溶液，所述氢氟酸与乙醇体积比的配比范围为1:10～2:1。

9.如权利要求1所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，所述外延工艺使用的气源为含硅的气体，外延温度大于900℃。

10.如权利要求9所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，所述外延工艺使用的气源为SiH₂Cl₂。

11.如权利要求1所述的热电堆红外探测器的制作方法，其特征在于，还包括形成钝化层和红外吸收层，所述钝化层覆盖所述热电堆和绝缘层，所述红外吸收层位于所述热电堆的热端上方的钝化层上。

12.一种热电堆红外探测器，其特征在于，包括：P型掺杂的硅衬底、N阱、空腔、外延层、绝缘层和热电堆，所述N阱位于所述硅衬底中并包围所述空腔，所述外延层位于所述空腔上并封闭所述空腔，所述绝缘层位于所述外延层上，所述热电堆的热端位于所述空腔上方的绝缘层上，所述热电堆的冷端与硅衬底相连接。

13.如权利要求12所述的热电堆红外探测器，其特征在于，所述硅衬底包括上层结构以及位于所述上层结构之下的下层结构，所述N阱位于所述上层结构中，所述上层结构的电阻率小于10Ω.cm，所述下层结构的电阻率小于0.02Ω.cm。

14.如权利要求12所述的热电堆红外探测器，其特征在于，其特征在于，所述N阱的深度大于或等于所述空腔的深度。

15.如权利要求12所述的热电堆红外探测器，其特征在于，所述热电堆红外探测器还包括钝化层和红外吸收层，所述钝化层覆盖所述热电堆和绝缘层，所述红外吸收层位于所述热电堆的热端上方的钝化层上。