CN110165043B - 一种基于黑薄膜的热电红外探测器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于黑薄膜的热电红外探测器及其制备方法，方法包括：提供一种半导体单晶衬底，在衬底表面制备出薄膜掩膜，刻蚀出窗口阵列；采用湿法技术腐蚀衬底表面，形成微纳金字塔结构；移除薄膜掩膜，在衬底表面制备单层或复合薄膜，在微纳金字塔结构表面制备出黑薄膜；以黑薄膜为红外吸收区，在其周围制备数条热电偶，然后沉积金属互连线以串联所有热电偶；以及释放所述黑薄膜，制备出基于黑薄膜的热电红外探测器。本发明提出一种黑薄膜制备技术，利用其对光的多次反射损耗增强热电红外吸收率的特性，将其与热电红外探测相结合，明显提高热电红外探测器的探测率和输出响应，增强红外探测性能，并且该方法与CMOS工艺兼容，可批量制备。
Description
技术领域
本发明涉及MEMS传感器制造领域，更具体地涉及一种基于黑薄膜的热电红外探测器及其制备方法。
背景技术
随着MEMS传感技术的不断发展，以热电为核心部件的红外探测器已广泛应用于红外测温、红外检测、红外报警、红外成像、红外制导等领域。热电红外探测器的基本原理是根据热电材料的塞贝克效应，即两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象，最终实现光-热-电的转换。热电红外探测器一般由数对互连的热电偶、红外吸收区以及悬空的支撑膜组成，其中与红外吸收区相连的热电偶端为热端，与衬底相连的热电偶端为冷端，红外吸收区实现红外吸收并转化为温度，热电偶利用自身的塞贝克效应将热转换成最终的电压输出。对于热电探测器而言，探测率及响应时间是评估其特性的两个重要参数，它们与热电偶对数/尺寸、红外吸收效率/面积、探测器热导率和材料自身的塞贝克系数等因数密切相关。其中，红外吸收率与红外吸收区的面积、形状以及材料自身色散等有关。
为提高热电红外探测器的红外吸收率，科学家们提出了各式各样的技术，其中主要有三种：第一种方法是直接利用与CMOS工艺兼容的介质材料(氧化硅、氮化硅等)作为红外吸收材料，通过改变工艺参数，提升其自身的红外吸收率，但是常规的介质材料的红外吸收率并不高，因此探测器性能提升不大。第二种方法是在常规的介质吸收的薄膜的表面通过涂覆的方法，在其表面修饰金黑、银黑、炭黑等增强光吸收的涂层，可显著提高器件吸收率和性能，但是涂覆与常规CMOS工艺不兼容。第三种方法是在介质吸收层上通过等离子刻蚀或激光烧蚀制备多晶硅纳米森林黑硅，也可提高器件吸收率和性能，但是纳米森林制备的可控性差，随机性强，导致器件与器件间性能的一致性差，批量制备困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于黑薄膜的热电红外探测器及其制备方法，从而解决现有技术中平面型红外吸收区吸收效率、探测率和输出响应不足的问题、涂覆吸光材料与CMOS工艺不兼容的问题以及纳米森林器件一致性差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
根据本发明的第一方面，提供一种基于黑薄膜的热电红外探测器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1：提供一种半导体单晶衬底，在所述半导体单晶衬底的表面制备出薄膜掩膜，并在所述薄膜掩膜表面刻蚀出窗口阵列，露出所述窗口阵列内的半导体单晶衬底表面；S2：采用湿法技术腐蚀所述窗口阵列内露出的半导体单晶衬底表面，并在该表面形成微纳金字塔结构；S3：移除步骤S1中形成的所述薄膜掩膜，继而在所述半导体单晶衬底的表面制备出单层薄膜或复合薄膜，在所述微纳金字塔结构的表面制备出黑薄膜；S4：以所述黑薄膜为红外吸收区，在其周围制备数条热电偶，然后沉积金属互连线以串联所有热电偶；以及S5：释放黑薄膜，制备出基于黑薄膜的热电红外探测器。
在所述步骤S1中：半导体单晶衬底包括单晶硅衬底、SOI衬底以及锗衬底中的任意一种；所述薄膜掩膜包括高温热氧化形成的氧化硅或者化学气相沉积形成的氧化硅或氮化硅；所述窗口阵列采用等离子刻蚀方法刻蚀；所述窗口阵列的形状包括正方形、矩形或圆形中的任意一种或者组合。
根据本发明提供的制备方法的一种实施方式，步骤S1包括：将选取的半导体单晶衬底经过标准清洗后放入高温氧化炉中，在硅片表面高温热氧化生长一层氧化硅层，用于后期的干法刻蚀掩膜层和湿法腐蚀过程中的阻挡层。
所述步骤S2中采用的湿法技术选自以下方法中的任意一种：a、采用氢氧化钾、异丙醇和去离子水的混合溶液在80～85℃下进行的硅腐蚀技术；b、采用氢氧化钠、亚硫酸钠、异丙醇和去离子水的混合溶液在75～80℃下进行的硅腐蚀技术；以及c、采用TMAH溶液进行的硅腐蚀技术。
所述步骤S2中得到的微纳金字塔结构具有0.5um～1.5um的台阶高度，金字塔由(111)晶面组成，所述(111)晶面与所述半导体单晶衬底表面之间的夹角为54.7度。相对于平面材料，具有该特定角度的材料才能更好地吸收光或存储热能等。
根据本发明提供的制备方法的一种实施方式，步骤S2包括：首先配置湿法腐蚀混合溶液，取KOH、异丙醇和去离子水放到烧杯中充分搅拌，水浴加热；接着将硅片平放到混合溶液中，腐蚀；最后将硅片放到去离子水中冲洗和氮气吹干，圆形窗口内湿法腐蚀制备出微纳金字塔结构；使用BOE溶液去除硅片表面的掩膜层，腐蚀后去离子水冲洗和氮气吹干。
所述步骤S3中单层薄膜或复合薄膜以及黑介质薄膜的制备方法选自以下方法中的任意一种：高温热氧化法、化学气相沉积法以及等离子增强化学沉积法；所述步骤S3中制备的单层薄膜或复合薄膜以及黑薄膜包括：氧化硅薄膜或氮化硅薄膜。
根据本发明提供的制备方法的一种实施方式，步骤S3包括：将硅片放入高温氧化炉中，在硅片表面高温热氧化生长一层氧化硅层；然后将其放到低压化学气相沉积***中沉积低应力氮化硅，残余应力在50～200MPa范围。沉积在微纳金字塔结构表面的复合薄膜形成黑薄膜，此膜将成为热电红外吸收区。
所述步骤S4中热电偶的制备包括：a、重掺杂的多晶硅热电偶，其电阻率控制在20～100欧姆厘米；b、重掺杂的多晶硅与金属条组成的热电偶，金属选自：铝、钛、金和镍中的一种。
所述步骤S4中热电偶的排列包括以下两种方式中的一种：a、以黑膜吸收区为中心，热电偶绕其边界在同一平面上摆放，即热电偶在水平方向上互连；或b、以黑膜吸收区为中心，热电偶绕其边界在不同平面上堆叠摆放，即热电偶在垂直方向上互连。
所述步骤S4中热电偶的金属互连线的制备方法包括：在所述热电偶的两端使用等离子刻蚀技术刻蚀出接触孔，磁控溅射或蒸发互连线金属薄膜，然后采用金属薄膜剥离技术或高能离子物理刻蚀技术制备出互连线，最后采用高温处理方法实现接触孔位置金属与多晶硅的欧姆接触；互连线金属选自：Al、Cr/Au、Ti/Au和Ti/W/Au中的一种。
根据本发明提供的制备方法的一种实施方式，步骤S4包括：在前一步骤的衬底上采用低压化学气相沉积法制备低应力多晶硅薄膜；采用光刻技术图形化所述衬底表面，制备出硼和磷元素重掺杂的热电偶形区域，条形区域的电阻率为20～100欧姆厘米，区域尺寸为600um*10um；第一次光刻和掺杂：轨道涂胶机涂胶1.7um厚的LC100A的正胶，前烘90s，然后UV曝光4.5s，显影45s后去离子水冲洗和氮气吹干，最后后烘30min，图形化出硼掺杂的条形区，然后进行90KV，9e15的剂量对条形区域进行硼的重掺杂，所得电阻率为26欧姆厘米；第二次光刻和掺杂：轨道涂胶机涂胶1.7um厚的LC100A的正胶，前烘90s，然后UV曝光4.5s，显影45s后去离子水冲洗和氮气吹干，最后后烘30min，图形化出磷掺杂的条形区9，然后进行90KV，8e15的剂量对条形区域进行磷的重掺杂，所得电阻率为60欧姆厘米；基于前一步骤获得的衬底，使用光刻技术图形化出掺杂区域以外的多晶硅，然后采用STS深硅刻蚀***刻蚀掉掺杂区域以外的所有多晶硅，刻蚀深度5000埃，得到N/P重掺杂的数条多晶硅10/11，长度为600um；基于前一步骤获得的衬底，采用磷主扩的方式，在多晶硅表面热生长出一层1000埃的氧化层用于热电偶的钝化保护，同时实现硼和磷掺杂后的高温退火；基于获得的衬底，使用光刻技术图形化出热电偶上的接触孔，然后采用Samco薄膜刻蚀技术将接触孔内的氧化物去除，露出多晶硅，刻蚀厚度为1000埃；基于步骤S12所述衬底，使用光刻技术图形化出金属互连线和电极图形，为金属薄膜的剥离做准备。具体过程：首先轨道涂胶机旋涂3um的LC100A光刻胶，前烘40s，紫外曝光7.5s，显影55s，然后去离子水冲洗和氮气吹干；接着用磁控溅射技术在有图形面沉积5000埃的金属铝；最后使用有机溶液和超声相结合的方法剥离图形区域以外的金属，实现N/P热电偶的串联；基于获得的衬底，高温处理整个硅片，实现接触孔内金属铝与多晶硅的欧姆接触。
所述步骤S5中释放技术包括：a、基于黑薄膜的封闭膜式热电红外探测器的制备：采用干法刻蚀或湿法腐蚀从衬底背面释放出正面的黑薄膜；或b、基于黑薄膜的悬臂膜式热电红外探测器的制备：采用正面干法刻蚀出与黑膜吸收区相连的数条悬臂梁，然后采用干法或湿法工艺正面释放黑薄膜和悬臂梁区。
根据本发明提供的制备方法的一种实施方式，步骤S5包括：采用背部刻蚀的方法释放正面的黑薄膜，形成封闭膜式的基于黑薄膜的热电红外探测器。具体过程：首先采用正反光刻对准方法，在衬底背面图形化释放区域图形，接着采用Samco等离子刻蚀掉图形区域内的薄膜，最后采用DRIE刻蚀掉图形区域中所有硅衬底释放出正面的封闭膜。
根据本发明的第二方面，提供一种根据上述制备方法制备得到的基于黑薄膜的热电红外探测器。
根据本发明提供的制备方法，首先提供一种半导体衬底，采用湿法腐蚀技术在衬底表面制备出微纳金字塔结构，然后依次沉积氧化硅或氮化硅薄膜，以微纳金字塔结构为模，形成黑薄膜；接着以黑薄膜为红外吸收区，在其周围制备数条热电偶，然后沉积金属互连线，串联所有的热电偶；最后释放黑薄膜以及热电偶悬臂梁，即可制备出一种基于黑薄膜的热电红外探测器。
根据本发明，提出了一种黑薄膜制备技术，利用其对光的多次反射损耗增强热电红外吸收率的特性，将其与热电红外探测相结合，可以明显提高热电红外探测器的探测率和输出响应，增强红外探测性能，其工艺与CMOS工艺兼容，器件间一致性好，可批量化制备。
附图说明
图1显示为(100)单晶硅衬底；
图2显示为在(100)单晶硅衬底表面高温热氧化制备出氧化硅掩膜层之后的结构示意图；
图3显示为采用等离子刻蚀技术在氧化硅掩膜层上刻蚀出正方形窗口之后的结构示意图；
图4显示为圆形窗口内湿法腐蚀制备微纳金字塔结构之后的结构示意图，图4A显示为微纳金字塔结构的放大示意图；
图5显示为通过BOE去除氧化硅掩膜层之后的结构示意图；
图6显示为薄膜制备技术沉积的单层或多层薄膜，制备黑薄膜之后的结构示意图；
图7显示为薄膜制备技术沉积的多晶硅之后的结构示意图；
图8显示为对多晶硅的硼/磷重掺杂之后的结构示意图；
图9显示为干法刻蚀出N/P重掺杂的热电偶之后的结构示意图；
图10显示为热电偶的金属互连之后的结构示意图；
图11显示为背部释放制备出一种基于黑薄膜的热电红外探测器的结构示意图，图11A为背部释放孔；
图12显示为根据本发明的另一实施例的正面释放热电偶和黑薄膜吸收区制备出基于黑薄膜的热电红外探测器的结构示意图。
其中，1-单晶硅衬底；2-高温热氧化的氧化硅掩膜层；3-刻蚀出的正方形窗口；4-微纳金字塔结构；5-单层薄膜或复合薄膜；6-黑薄膜；7-多晶硅；8-硼重掺杂；9-磷重掺杂；10-P型热电偶；11-N型热电偶；12-金属铝互连线；13-铝电极；14-背部释放孔；15-正面释放区域；16-悬臂梁。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
根据本发明的一个优选实施例，提供一种基于黑薄膜的热电红外探测器的制备方法，具体步骤如下：
1)选择一种(100)晶面的双面抛光单晶硅衬底1，晶圆的大切边晶向为<110>晶向，晶圆尺寸为4寸，厚度为400um～420um，电阻率为3～8欧姆厘米，掺杂类型为N型，如图1所示。实际上，该步骤1)中所选用的半导体衬底并不仅限于单晶硅衬底，也可以是SOI衬底、锗衬底等等。
2)使用半导体工艺中的标准清洗过程对步骤1)中选择的单晶硅衬底1进行标洗。具体过程：将步骤1)选择的单晶硅衬底1首先放入体积比为7:1的浓硫酸和双氧水混合溶液中，清洗温度为120摄氏度，清洗10分钟后去离子水冲洗；接着将硅片放入体积比为7:1:1的去离子水、双氧水和氨水的混合溶液中，清洗温度为75摄氏度，清洗10分钟后去离子水冲洗；最后将硅片放入体积比为50:1的去离子水和氢氟酸混合溶液中，常温下清洗10分钟后去离子水冲洗，然后氮气吹干。
3)将步骤2)标准清洗后的单晶硅衬底1放入高温氧化炉中，温度设置为1100摄氏度，在单晶硅衬底1表面高温热氧化生长一层1000埃的高质量的氧化硅层2，用于后期的干法刻蚀掩膜层和湿法腐蚀过程中的阻挡层。图2显示为在(100)单晶硅衬底1表面高温热氧化制备氧化硅掩膜层，2表示高温热氧化的氧化硅掩膜层。
4)采用光刻技术图形化硅片表面，再用刻蚀技术将图形刻蚀到硅片表面。具体过程：首先，设计出光刻版，在版图中设计出规律排列的正方形3的曝光区域，正方形的边长为150um，周期为2mm；接着进行光刻，轨道涂胶机旋涂1.7um的LC100A光刻胶，前烘90s，紫外曝光4.5s，显影45s，然后去离子水冲洗和氮气吹干，后烘30min；最后进行干法刻蚀，采用Samco等离子刻蚀设备刻蚀氧化硅1000埃，刻蚀时间1min，去除光刻胶，暴露出正方形区域中的衬底表面。图3显示为等离子刻蚀技术刻蚀的正方形窗口，3表示干法刻蚀的正方形窗口。应当理解的是，此处仅作为举例而非限制，该窗口阵列的形状并不仅限于正方形，还可以是矩形或圆形等等其他形状的任意一种及其组合。
5)使用湿法腐蚀工艺处理步骤4)所述的硅片，在正方形区域内的单晶衬底表面制备微纳金字塔结构4，又称黑硅结构。具体步骤为：首先配置湿法腐蚀混合溶液，取16.18g的KOH、40mL的异丙醇和760mL的去离子水放到烧杯中充分搅拌，水浴加热到85摄氏度；接着将步骤4)所述硅片平放到混合溶液中，腐蚀5min；最后将硅片放到去离子水中冲洗和氮气吹干，图4显示为正方形窗口内湿法腐蚀制备的微纳金字塔结构，4表示为硅微纳金字塔结构。图4A显示为微纳金字塔结构的示意图。该微纳金字塔结构4的台阶高度为0.5um～1.5um，金字塔由(111)晶面组成，(111)晶面与衬底表面之间的夹角θ为54.7度。
6)使用BOE溶液去除步骤5)所述硅片表面的氧化硅掩膜层2，腐蚀时间2min后去离子水冲洗和氮气吹干。图5显示为通过BOE去除氧化硅掩膜层，4表示为硅微纳金字塔结构。
7)在步骤6)所述硅片的表面沉积绝热的单层或多层复合薄膜5。具体步骤：首先将硅片放入高温氧化炉中，温度设置为1100摄氏度，在硅片表面高温热氧化生长一层3500埃的高质量的氧化硅层；然后将其放到低压化学气相沉积***中沉积1um的低应力氮化硅，残余应力在50～200MPa范围。沉积在步骤5)所述的微纳金字塔表面的复合薄膜形成黑薄膜6，此膜将成为热电红外吸收区。图6显示为薄膜制备技术沉积的单层或多层复合薄膜，制备黑薄膜，5表示单层薄膜或复合薄膜，6表示黑薄膜。
8)在步骤7)所述的衬底上采用低压化学气相沉积法制备5000埃的低应力多晶硅薄膜7。图7显示为薄膜制备技术沉积的多晶硅，7表示多晶硅薄膜。
9)采用光刻技术图形化步骤8)所述衬底表面，制备出硼重掺杂的热电偶形区域8和磷重掺杂的热电偶形区域9，条形区域的电阻率为20～100欧姆厘米，区域尺寸为600um*10um。图8显示为对多晶硅的硼/磷重掺杂，8表示硼重掺杂，9表示磷重掺杂。
9.1第一次光刻和掺杂。轨道涂胶机涂胶1.7um厚的LC100A的正胶，前烘90s，然后UV曝光4.5s，显影45s后去离子水冲洗和氮气吹干，最后后烘30min，图形化出硼重掺杂的热电偶形区域。然后进行90KV，9e15的剂量对条形区域进行硼的重掺杂，所得电阻率为26欧姆厘米。
9.2第二次光刻和掺杂。轨道涂胶机涂胶1.7um厚的LC100A的正胶，前烘90s，然后UV曝光4.5s，显影45s后去离子水冲洗和氮气吹干，最后后烘30min，图形化出磷重掺杂的热电偶形区域。然后进行90KV，8e15的剂量对条形区域进行磷的重掺杂，所得电阻率为60欧姆厘米。
10)基于步骤9)的衬底，首先使用光刻技术图形化出掺杂区域以外的多晶硅，然后采用STS深硅刻蚀***刻蚀掉掺杂区域以外的所有多晶硅，刻蚀深度5000埃，得到N/P重掺杂的数条多晶硅10/11，长度为600um。图9显示为干法刻蚀出的N/P重掺杂的热电偶，10表示P型热电偶，11表示N型热电偶。
11)基于步骤10)的衬底，采用磷主扩的方式，在多晶硅表面热生长出一层1000埃的氧化层用于热电偶的钝化保护，同时实现硼和磷掺杂后的高温退火。
12)基于步骤11)的衬底，首先使用光刻技术图形化出热电偶上的接触孔，然后采用Samco薄膜刻蚀技术将接触孔内的氧化物去除，露出多晶硅，刻蚀厚度为1000埃。图10显示为热电偶的金属互连，12表示金属铝互连线，13表示铝电极。
13)基于步骤12)的衬底，首先使用光刻技术图形化出金属互连线12和电极13图形，为金属薄膜的剥离做准备。具体过程：首先轨道涂胶机旋涂3um的LC100A光刻胶，前烘40s，紫外曝光7.5s，显影55s，然后去离子水冲洗和氮气吹干；接着用磁控溅射技术在有图形面沉积5000埃的金属铝；最后使用有机溶液和超声相结合的方法剥离图形区域以外的金属，实现N/P热电偶的串联。图10显示为热电偶的金属互连，12表示金属铝互连线，13表示铝电极。
14)基于步骤13)所述衬底，采用450摄氏度的高温处理整个硅片30min，实现接触孔内金属铝与多晶硅的欧姆接触。
15)基于步骤14)的衬底，采用背部刻蚀的方法释放正面的薄膜，形成封闭膜式的基于黑薄膜的热电红外探测器。具体过程：首先采用正反光刻对准方法，在衬底背面图形化释放区域图形，接着采用Samco等离子刻蚀掉图形区域内的薄膜，最后采用DRIE刻蚀掉图形区域中所有硅衬底释放出正面的封闭膜。图11显示为背部释放制备的基于黑薄膜的热电红外探测器，图11A为背部释放孔的结构示意图，14表示背部释放孔。
16)基于步骤13)的衬底，首先采用干法刻蚀技术在正面刻蚀出长方形条释放区域，刻蚀到硅表面，然后基于步骤15)所述过程，便可以制备出悬臂梁式的基于黑薄膜的热电红外探测器。图12显示为正面释放热电偶和黑薄膜吸收区制备的基于黑薄膜的热电红外探测器，15表示正面释放区，16表示悬臂梁。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (10)
1.一种基于黑薄膜的热电红外探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：提供一种半导体单晶衬底，在所述半导体单晶衬底的表面制备出薄膜掩膜，并在所述薄膜掩膜表面刻蚀出窗口阵列，露出所述窗口阵列内的半导体单晶衬底表面；
S2：采用湿法技术腐蚀所述窗口阵列内露出的半导体单晶衬底表面，并在该表面形成微纳金字塔结构；
S3：移除步骤S1中形成的所述薄膜掩膜，继而在所述半导体单晶衬底的表面制备出单层薄膜或复合薄膜，在所述微纳金字塔结构的表面制备出黑薄膜；
S4：以所述黑薄膜为红外吸收区，在其周围制备数条热电偶，然后沉积金属互连线以串联所有热电偶；以及
S5：释放所述黑薄膜，制备出基于黑薄膜的热电红外探测器。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中：半导体单晶衬底包括单晶硅衬底、SOI衬底以及锗衬底中的任意一种；所述薄膜掩膜包括高温热氧化形成的氧化硅或者化学气相沉积形成的氧化硅或氮化硅；所述窗口阵列采用等离子刻蚀方法刻蚀；所述窗口阵列的形状包括矩形或圆形中的任意一种或者组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中采用的湿法技术选自以下方法中的任意一种：a、采用氢氧化钾、异丙醇和去离子水的混合溶液在80~85℃下进行的硅腐蚀技术；b、采用氢氧化钠、亚硫酸钠、异丙醇和去离子水的混合溶液在75~80℃下进行的硅腐蚀技术；以及c、采用TMAH溶液进行的硅腐蚀技术。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中得到的微纳金字塔结构具有0.5um~1.5um的台阶高度，金字塔由（111）晶面组成，所述（111）晶面与所述半导体单晶衬底表面之间的夹角为54.7度。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中单层薄膜或复合薄膜以及黑薄膜的制备方法选自以下方法中的任意一种：高温热氧化法、化学气相沉积法；所述步骤S3中制备的单层薄膜或复合薄膜以及黑薄膜包括：氧化硅薄膜或氮化硅薄膜。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中热电偶的制备包括：a、重掺杂的多晶硅热电偶，其电阻率控制在20~100欧姆厘米；b、重掺杂的多晶硅与金属条组成的多晶硅热电偶，金属选自：铝、钛、金和镍中的一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中热电偶的排列包括以下两种方式中的一种：a、以黑膜吸收区为中心，热电偶绕其边界在同一平面上摆放，即热电偶在水平方向上互连；或b、以黑膜吸收区为中心，热电偶绕其边界在不同平面上堆叠摆放，即热电偶在垂直方向上互连。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中热电偶的金属互连线的制备方法包括：在所述热电偶的两端使用等离子刻蚀技术刻蚀出接触孔，磁控溅射或蒸发互连线金属薄膜，然后采用金属薄膜剥离技术或高能离子物理刻蚀技术制备出互连线，最后采用高温处理方法实现接触孔位置金属与多晶硅的欧姆接触；互连线金属选自：Al、Cr/Au、Ti/Au和Ti/W/Au中的一种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中释放技术包括：a、基于黑薄膜的封闭膜式热电红外探测器的制备：采用干法刻蚀或湿法腐蚀从衬底背面释放出正面的黑薄膜；或b、基于黑薄膜的悬臂膜式热电红外探测器的制备：采用正面干法刻蚀出与黑膜吸收区相连的数条悬臂梁，然后采用干法或湿法工艺正面释放黑薄膜和悬臂梁区。
10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备得到的基于黑薄膜的热电红外探测器。
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