[发明专利]氧化方法制备氧化钛热敏层的红外探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化方法制备氧化钛热敏层的红外探测器，其支撑层的中部设有氧化钛薄膜，氧化钛薄膜为半导体，其连接金属及支撑层的两侧设有与氧化钛薄膜处于同一层的钛薄膜，所述钛薄膜上设有第一保护层，氧化钛薄膜和第一保护层上设有第二保护层，还涉及上述探测器的制备方法，包括在支撑层上依次沉积钛薄膜和第一保护层的步骤，去除中部上的第一保护层薄膜，对中部上露出的钛薄膜进行氧化，形成氧化钛薄膜，作为热敏层薄膜的步骤，在支撑层上直接沉积钛薄膜，并对中部区域的钛薄膜进行氧化处理，使之转变为氧化钛薄膜，作为热敏层薄膜，不需要单独沉积金属电极层的工艺，能大幅简化工艺步骤，提高产能。

技术领域

本发明属于半导体技术中的微机电系统工艺制造领域，具体涉及一种氧化方法制备氧化钛热敏层的红外探测器及其制备方法。

背景技术

非制冷红外探测技术是无需制冷系统对外界物体的红外辐射(IR)进行感知并转化成电信号经处理后在显示终端输出的技术，可广泛应用于国防、航天、医学、生产监控等众多领域。非制冷红外焦平面探测器由于其能够在室温状态下工作，并具有质量轻、体积小、寿命长、成本低、功率小、启动快及稳定性好等优点，满足了民用红外系统和部分军事红外系统对长波红外探测器的迫切需要，近几年来发展迅猛。非制冷红外探测器主要包括测辐射热计、热释电和热电堆探测器等，其中基于微机电系统(MEMS)制造工艺的微测辐射热计(Micro-bolometer)红外探测器由于其响应速率高，制作工艺简单且与集成电路制造工艺兼容，具有较低的串音和较低的1/f噪声，较高的帧速，工作无需斩波器，便于大规模生产等优点，是非制冷红外探测器的主流技术之一。

微测辐射热计(Micro-bolometer)是基于具有热敏特性的材料在温度发生变化时电阻值发生相应的变化而制造的一种非制冷红外探测器。工作时对支撑在绝热结构上的热敏电阻两端施加固定的偏置电压或电流源，入射红外辐射引起的温度变化使得热敏电阻阻值减小，从而使电流、电压发生改变，并由读出电路(ROIC)读出电信号的变化。作为热敏电阻的材料必须具有较高的电阻温度系数(TCR)，较低的1/f噪声，适当的电阻值和稳定的电性能，以及易于制备等要求。

现在一般使用氧化钒作为热敏薄膜，但是氧化钒热敏薄膜和集成电路制造工艺的兼容性不好，工厂担心氧化钒材料和钒材料玷污设备，需要对氧化钒工艺后的设备，进行单独配置且进行隔离，防止玷污其它产品和工艺设备。

另外，现有技术中一般通过沉积金属电极与热敏层薄膜电连接，将热敏层感受到的温度变化传递到基座的读出电路上，还需要将金属电极层通过光刻或蚀刻图形化处理，工艺繁琐，产能较低。且不管是先沉积热敏薄膜，再沉积电极，还是先沉积电极，后沉积热敏薄膜，两者都不在一个平面上，多一个平面，对平坦度就多一分影响。现有工艺中，电极和热敏薄膜的接触是利用不同的薄膜沉积，两者面积交叠部分通过接触孔形成电互联的，交叠的面积没有得到有效利用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种氧化方法制备氧化钛热敏层的红外探测器，使用氧化钛作为热敏层薄膜，直接沉积纯钛层，并使位于中部的纯钛转化为氧化钛，作为热敏层薄膜，位于两侧的纯钛代替现有技术中的金属电极，工艺简单，产能较高。

本发明中解决上述技术问题的技术方案如下：氧化方法制备氧化钛热敏层的红外探测器，包括一带有读出电路的半导体基座和与所述半导体基座电连接的探测器本体，所述探测器本体包括金属反射层、绝缘介质层和支撑层，所述半导体基座上设有金属反射层和绝缘介质层，所述金属反射层包括若干个金属块；

所述绝缘介质层上设有支撑层，所述支撑层上设有锚点孔和通孔，所述通孔终止于所述金属块，所述锚点孔和所述通孔内填充有连接金属，所述支撑层的中部设有氧化钛薄膜，所述氧化钛薄膜为半导体，所述氧化钛薄膜的两侧设有与其处于同一层上的钛薄膜，且两侧的钛薄膜分别位于两侧的所述连接金属及所述支撑层上，所述钛薄膜上设有第一保护层，所述氧化钛薄膜和所述第一保护层上设有第二保护层。

进一步，所述连接金属为铝、铜或钨。