[发明专利]具有微桥结构的红外探测器及其制造方法

说明书

一种具有微桥结构的红外探测器及其制造方法，所述红外探测器包括：基底，所述基底表面内形成有金属互连层；部分悬空于所述基底上方的图形化的微桥结构，所述微桥结构包括桥腿和桥梁，所述桥腿与所述金属互连层电连接，所述桥梁悬空且向上翘起；部分悬空于微桥结构上方的图形化的红外敏感层，且所述红外敏感层与所述微桥结构的桥梁电连接，由所述桥梁支撑。所述红外探测器的良率提高，具有更高的性能。

技术领域

本发明涉及红外探测器技术领域，尤其涉及一种具有微桥结构的红外探测器及其制造方法。

背景技术

微机电系统(MEMS)是一种用来实现微小集成器件或系统的技术。它采用集成电路或MEMS专有批量加工工艺进行制造，器件或系统尺寸在几微米到几毫米不等。这些器件(或系统)能够传感、控制和驱动微观尺度结构，并且在宏观尺度上产生效应。近十年MEMS产品已广泛应用到人们的日常生活的各个方面，包括汽车安全气囊的加速度计、压力传感器、智能电子产品上的微麦克风、陀螺仪、喷墨打印头以及非制冷的红外探测器等。MEMS产品一般包含IC处理电路和MEMS结构两部分。由于MEMS工艺根据产品的不同，微加工工艺差别很大，和标准的IC芯片工艺兼容性差，所以早期一直很难实现规模化集成化生产。

目前，红外探测器一般是在采用标准的CMOS工艺生产的ROIC(读出电路芯片)基础上再集成MEMS结构，利用释放牺牲层得到空腔结构，利用敏感材料(非晶硅和氧化钒)感知吸收红外的温度变化并转换为电信号，以此来实现红外检测的功能。当前红外探测器主要发展方向为减小像元结构尺寸并增大阵列尺寸，改善探测器的图像分辨率，扩大红外探测器的应用范围，这使MEMS制造工艺的水平已成为制约产品性能的主要因素。小的像元结构可以减小薄膜的应力不匹配并增强探测器的灵敏度和分辨率；另外，对于相同的阵列规模，小的像元结构意味着更小的探测器及镜头尺寸，从而可以缩小红外热像仪系统的重量和尺寸，增加红外热像仪的便携性。

在缩小红外探测器像元尺寸方向上，当像元小到17μm-15μm后，主要的设计开始考虑多层的MEMS结构。其中一种思路是将微桥结构单独设计成一层放在中间，这样能增大最上层红外吸收层的有效吸收面积。这种双牺牲层的红外探测器工艺过程中由于两层通孔的结构导致最上层的红外吸收层表面结构复杂，牺牲层释放后容易导致上下层在通孔处接触，最后导致微桥热绝缘失效，降低良率。

因此，现有的红外探测器结构及制作工艺有待进一步的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有微桥结构的红外探测器及其制造方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有微桥结构的红外探测器，包括：基底，所述基底表面内形成有金属互连层；部分悬空于所述基底上方的图形化的微桥结构，所述微桥结构包括桥腿和桥梁，所述桥腿与所述金属互连层电连接，所述桥梁悬空且向上翘起；部分悬空于微桥结构上方的图形化的红外敏感层，且所述红外敏感层与所述微桥结构的桥梁电连接，由所述桥梁支撑。

可选的，所述基底表面内还形成有金属反射层，所述桥梁悬空于所述金属反射层上方。

可选的，所述微桥结构包括第一应力层、第二应力层以及位于所述第一应力层与第二应力层之间的电极层，所述电极层与所述金属互连层、红外敏感层电连接。

可选的，所述微桥结构还包括位于电极层与金属互连层的电连接处以及红外敏感层与桥梁的电连接处的电极锚点，部分所述电极锚点位于电极层与金属互连层之间，部分所述电极锚点位于电极层与第一应力层之间。

可选的，所述第一应力层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一种或几种；所述第二应力层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一种或几种。

可选的，所述红外敏感层包括下层保护层、上层保护层以及位于所述下层保护层、上层保护层之间的红外敏感薄膜和电连接层，所述电连接层连接所述红外敏感薄膜与微桥结构。