CN113555471B - 基于半导体cmos工艺的红外传感器芯片及其制备方法 - Google Patents
基于半导体cmos工艺的红外传感器芯片及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113555471B CN113555471B CN202111111215.7A CN202111111215A CN113555471B CN 113555471 B CN113555471 B CN 113555471B CN 202111111215 A CN202111111215 A CN 202111111215A CN 113555471 B CN113555471 B CN 113555471B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- sacrificial layer
- bridge
- beam structure
- sacrificial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 93
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 307
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 52
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 30
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 24
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 21
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 11
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本申请实施例提供一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法，涉及半导体技术领域，用于解决相关技术中去除牺牲层时，易对微桥结构和梁结构造成损伤的技术问题，该制备方法包括提供基底，基底上具有第一牺牲层；形成梁结构和微桥结构；形成覆盖梁结构和微桥结构的第二牺牲层；去除第一牺牲层和第二牺牲层。本申请实施例通过形成覆盖梁结构和微桥结构的第二牺牲层，利用第二牺牲层对梁结构和微桥结构的侧面进行防护，防止在去除第一牺牲层时对梁结构和微桥结构造成损伤，提高红外传感器芯片的性能。
Description
技术领域
本申请实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法。
背景技术
基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片是一种热传感器，其原理是利用微结构吸收外界物体辐射的红外线，并产生电阻、电压等信号的变化，再利用读出电路将信号放大处理，得到对外界物体辐射红外信号强弱的探测。
相关技术中，基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片通常包括集成电路（Integrated Circuit，简称IC）、微桥结构以及梁结构，其中，IC为红外信号处理电路，微桥结构为感应红外的器件，该微桥结构通常包括桥梁和微桥桥面，桥梁用于实现支撑作用，微桥桥面用于红外信号感应，梁结构用于实现微桥桥面与集成电路之间的电连接。
在制备微桥结构和梁结构时，通常需要先在基底上形成牺牲层，然后形成微桥结构和梁结构，最后利用刻蚀气体去除牺牲层，使得微桥结构和梁结构处于悬空的状态。
但是，在去除牺牲层的过程中，由于微桥结构与梁结构之间以及梁结构内均具有间隙，在向牺牲层的表面通入刻蚀气体时，刻蚀气体会对微桥结构和梁结构的顶面以及侧面进行刻蚀，进而损坏微桥结构和梁结构的电极层，降低红外传感器芯片的性能。
发明内容
鉴于上述问题，本申请实施例提供一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法，以解决相关技术中去除牺牲层，易对微桥结构和梁结构造成损伤的技术问题。
为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
本申请实施例第一方面提供一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其包括如下的步骤：
提供基底，所述基底上具有第一牺牲层；
形成梁结构和微桥结构，所述微桥结构包括桥面以及与桥面连接的桥梁，其中，所述桥梁位于所述第一牺牲层内，并与所述基底内的电路电连接，所述桥面设置在所述第一牺牲层上，并与所述梁结构连接，所述梁结构内具有间隙；
形成覆盖所述梁结构和所述微桥结构的第二牺牲层；
去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的步骤中，包括：
图形化所述第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成刻蚀孔；
向所述刻蚀孔内通过刻蚀气体，以去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，所述刻蚀孔的内壁与所述梁结构靠近该所述刻蚀孔之间距离大于0.05um。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，图形化所述第二牺牲层的步骤中，包括：
在所述第二牺牲层上形成第一掩膜层；
图形化所述第一掩膜层，以在所述第一掩膜层内形成第一开口，所述第一开口暴露出微桥结构；
去除暴露在所述第一开口内的部分厚度的第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成第一凹槽；
去除所述第一掩膜层；
在所述第一凹槽内形成第二掩膜层，所述第二掩膜层延伸至所述第一凹槽外，并覆盖在所述第二牺牲层上；
图形化所述第二掩膜层，以在所述第二掩膜层内形成至少三个第二开口，三个所述第二开口分别暴露出所述间隙、所述梁结构和所述微桥结构之间的区域以及所述桥梁所围成的区域的部分；
去除暴露在所述第二开口内的所述第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成刻蚀孔，所述刻蚀孔与所述第二开口一一对应。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，所述第一凹槽的深度占所述第二牺牲层的厚度1/3-1/2。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，去除暴露在所述第二开口内的所述第二牺牲层的步骤之后，在去除所述第一牺牲层的步骤之前，所述制备方法还包括：
去除所述第二掩膜层。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，提供基底，所述基底上具有第一牺牲层的步骤中，包括：
在所述基底上形成介质层；
图形化所述介质层，以在所述介质层内形成多个通孔；
在每个所述通孔内形成互连结构。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，形成梁结构和微桥结构的步骤中包括：
在所述第一牺牲层内形成多个连接孔，每个所述连接孔暴露出一个所述互连结构；
在所述连接孔的侧壁上形成第一初始保护层，所述第一初始保护层延伸至所述连接孔外，并覆盖在所述第一牺牲层上；
在所述第一初始保护层上形成红外吸收层，所述红外吸收层覆盖部分所述第一初始保护层，所述红外吸收层在所述连接孔内形成中间孔；
形成覆盖所述中间孔的底壁、所述红外吸收层和第一初始保护层的初始电极层；
去除部分初始电极层，被保留下来的所述初始电极层构成电极层；
在所述电极层上形成第二初始保护层，所述第二初始保护层还覆盖在暴露出来的第一初始保护层和所述红外吸收层；
图形化位于所述第一牺牲层上的所述第一初始保护层和第二初始保护层，被保留下来的所述第一初始保护层构成第一保护层，被保留下来的所述第二初始保护层构成第二保护层，其中，位于第一区域内的依次层叠设置的第一保护层、电极层和第二保护层构成梁结构，位于第二区域内的依次层叠设置的第一保护层、红外吸收层、电极层以及第二保护层构成微桥结构。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，所述第一保护层和所述第二保护层材质包括氧化硅或者氮化硅。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其中，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材质均包括非晶硅、聚酰亚胺或者多晶硅中的一种。
本申请实施例的第二方面提供了一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片，通过如上所述基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法制得，包括基底；
第一牺牲层，所述第一牺牲层设置在所述基底上；
梁结构，所述梁结构设置在所述第一牺牲层内，且梁结构内具有间隙；
微桥结构，所述微桥结构包括桥面以及与桥面连接的桥梁，其中，所述桥面设置在所述第一牺牲层上，所述桥梁位于所述第一牺牲层内，并与所述基底内的电路电连接；
第二牺牲层，所述第二牺牲层覆盖在所述梁结构和所述微桥结构上，且所述第二牺牲层内具有至少三个刻蚀孔，其中，两个所述刻蚀孔贯穿所述第一牺牲层，分别暴露出所述间隙、所述梁结构和所述微桥结构之间的区域，另一个刻蚀孔延伸至所述第一牺牲层内，并暴露出所述桥梁所围成的区域的部分。
如上所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片，其中，暴露出所述桥梁所围成的区域的部分的刻蚀孔的孔底与所述桥梁的上表面之间具有间隔。
本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法中，通过形成覆盖梁结构和微桥结构的第二牺牲层，利用第二牺牲层对梁结构和微桥结构的侧面进行防护，防止在去除第一牺牲层时对梁结构和微桥结构造成损伤，提高红外传感器芯片的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法的工艺流程图；
图2为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成介质层的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成互连结构的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成第一牺牲层和连接孔的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成第一初始保护层和红外吸收层的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成初始电极层的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成电极层的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成第二初始保护层的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成梁结构和微桥结构的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成第二牺牲层的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成第一掩膜层的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成第一凹槽的结构示意图；
图13为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成第二掩膜层的结构示意图；
图14为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成第二开口的结构示意图；
图15为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中形成刻蚀孔的结构示意图；
图16为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法中去除第一牺牲层和第二牺牲层的结构示意图；
图17为本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的示意图。
附图标记说明：
10：基底；20：介质层；21：通孔；22：互连结构；30：第一牺牲层；31：连接孔；32：中间孔；41：第一初始保护层；42：红外吸收层；43：初始电极层；44：电极层；45：第二初始保护层；46：第一保护层；47：第二保护层；40：梁结构；48：间隙；50：微桥结构；51：桥梁；52：桥面；60：第二牺牲层；61：刻蚀孔；62：第一凹槽；70：第一掩膜层；71：第一开口；80：第二掩膜层；81：第二开口；90：电连接柱。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，通过在第一牺牲层30上形成覆盖梁结构40和微桥结构50的第二牺牲层60，当在去除第一牺牲层30时，会同步去除第二牺牲层60，且在这个过程中，第二牺牲层60可以对微桥结构50和梁结构40的顶面保护，降低对微桥结构50和梁结构40的损伤，提高了红外传感器芯片的性能。
为了使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本申请保护的范围。
下面将结合图1至图17对基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片及其制备方法进行详细的介绍。
本申请实施例提供一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，包括如下步骤：
步骤S100：提供基底10，基底10上具有第一牺牲层30。
示例性地，基底10作为基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的支撑部件，用于支撑设在其上的其他部件，其中，基底10可以由半导体材料制成，半导体材料可以为硅、锗、硅锗化合物以及硅碳化合物中的一种或者多种。
在本实施例中，可以直接在基底10上形成第一牺牲层30，也可以先形成互连层，然后再形成第一牺牲层30。
示例性地，可以利用沉积工艺在基底10上形成介质层20，比如，利用化学气相沉积工艺或者物理气相沉积工艺在基底10上形成介质层20，其中，介质层20的材质可以包括氧化硅。
然后，图形化介质层20，以在介质层20内形成多个通孔21，多个通孔21可以沿着第一方向间隔设置，其中，第一方向为图2中的X方向。
之后，可以利用沉积工艺在每个通孔21内沉积导电材料，位于每个通孔21内的导电材料构成互连结构22，该互连结构22用于实现后续形成的微桥结构50与基底10内的集成电路之间的电连接，其中，导电材料包括铜或者钨。
最后，再利用沉积工艺形成第一牺牲层30，第一牺牲层30覆盖在介质层20和互连结构22上。
步骤S200：形成梁结构40和微桥结构50，微桥结构50包括桥面52以及与桥面52连接的桥梁51，其中，桥梁51位于第一牺牲层30内，并与基底10内的电路电连接，桥面52设置在第一牺牲层30上，并与梁结构40连接，梁结构40内具有间隙。
示例性地，可以在第一牺牲层30内形成多个连接孔31，每个连接孔31暴露出一个互连结构22。
具体地，可以通过涂覆方式，在第一牺牲层30上形成一定厚度的光刻胶层，然后再利用曝光、显影或者刻蚀方式图形化光刻胶层，使得光刻胶层内形成开口，开口在介质层20的上投影覆盖至少部分的互连结构22。
然后，利用刻蚀液或者刻蚀气体，去除暴露在开口内的第一牺牲层30，以在第一牺牲层30内形成连接孔31。
在连接孔31的侧壁上形成第一初始保护层41，第一初始保护层41延伸至连接孔31外，并覆盖在第一牺牲层30上。
待形成第一初始保护层41之后，在第一初始保护层41上形成红外吸收层42，红外吸收层42覆盖部分第一初始保护层41，红外吸收层42在连接孔31内形成中间孔32，其中，红外吸收层42覆盖部分第一初始保护层41，可以理解为，在连接孔31外的红外吸收层42的长度小于第一初始保护层41的长度，以图5所示的方位为例，红外吸收层42的左端部和第一初始保护层41的左端部不对齐，红外吸收层42的右端部和第一初始保护层41的右端部不对齐。
其中，红外吸收层42的材质包括硅或者氮化硅等材料。
之后，利用原子层沉积工艺形成初始电极层43，初始电极层43覆盖中间孔32的底壁、红外吸收层42和第一初始保护层41，其中，初始电极层43的材质包括金属钛。
之后，图形化初始电极层43，去除部分初始电极层43，被保留下来的初始电极层43构成电极层44，其中一部分的电极层44用作为微桥结构50的导电部分，另一部分电极层44用作为梁结构40的导电部分，比如，以图7所示的方位为例，从左往右，第一个圆圈内的电极层44用作微桥结构50的导电部分，位于第二个圆圈内的电极层44作为梁结构40的导电部分。
在电极层44上形成第二初始保护层45，第二初始保护层45还覆盖在暴露出来的第一初始保护层41和红外吸收层42上。
待形成第二初始保护层45之后，图形化位于第一牺牲层30上的第一初始保护层41和第二初始保护层45，被保留下来的第一初始保护层41构成第一保护层46，被保留下来的第二初始保护层45构成第二保护层47，其中，位于第一区域内依次层叠设置的第一保护层46、电极层44和第二保护层47构成梁结构40，位于第二区域内依次层叠设置的第一保护层46、红外吸收层42、电极层44以及第二保护层47构成微桥结构50，且位于第一牺牲层30内的部分构成微桥结构50的桥梁51，位于第一牺牲层30上的部分构成微桥结构50的桥面52，桥面52与梁结构40连接，以使桥面52上形成红外信号通过梁结构40传递至位于基底10内的集成电路处。
其中，第一区域为图9中的A区域，第二区域为图9中的B区域。
步骤S300：形成覆盖梁结构40和微桥结构50的第二牺牲层60。
利用沉积工艺形成第二牺牲层60，第二牺牲层60覆盖在梁结构40和微桥结构50上，其中，第二牺牲层60的材质可以与第一牺牲层30的材质相同，均包括非晶硅、聚酰亚胺或者多晶硅中的一种。
步骤S400：去除第一牺牲层30和第二牺牲层60。
示例性地，图形化第二牺牲层60，以在第二牺牲层60内形成刻蚀孔61。
具体地，在第二牺牲层60上形成第一掩膜层70，例如，可以通过涂覆方式，在第二牺牲层60上形成一定厚度的光刻胶层。
图形化第一掩膜层70，以在第一掩膜层70内形成第一开口71，第一开口71暴露出微桥结构50，也就是说，第一开口71在基底10上的投影区域与微桥结构50在基底10上的投影重合。
具体地，利用曝光、显影或者刻蚀方式图形化光刻胶层，使得光刻胶层内形成第一开口71。
待形成第一开口71之后，可以利用刻蚀液或者刻蚀气体，去除暴露在第一开口71内的部分厚度的第二牺牲层60，以在第二牺牲层60内形成第一凹槽62。
本实施例通过去除位于微桥结构50上方的部分厚度的第二牺牲层60，以对第二牺牲层60的部分区域进行减薄，这是由于梁结构40的尺寸比较小，在后续蚀刻的过程中，位于梁结构40上方的第二牺牲层60会蚀刻的比较快，因此，本实施例通过降低位于微桥结构50上方的第二牺牲层60的厚度，可以防止对梁结构40造成过刻蚀，保证了红外传感器芯片的性能。
若是，第一凹槽62的深度与第二牺牲层60的厚度之比小于1/3，则会造成第一凹槽62的深度过小，在后续蚀刻的过程会对梁结构40造成过刻蚀，若是，第一凹槽62的深度与第二牺牲层60的厚度之比大于1/2，则会造成第一凹槽62的深度过小，在后续蚀刻的过程会对微桥结构50造成过刻蚀，因此，本实施例使得第一凹槽62的深度占第二牺牲层60的厚度1/3-1/2，既可以防止对梁结构40造成过刻蚀，也可以防止对微桥结构50造成过刻蚀，进而提高了红外传感器芯片的性能。
待形成第一凹槽62之后，可以利用清洗液去除第一掩膜层70。
在第一凹槽62内形成第二掩膜层80，第二掩膜层80延伸至第一凹槽62外，并覆盖在第二牺牲层60上。
图形化第二掩膜层80，以在第二掩膜层80内形成至少三个第二开口81，三个第二开口81分别暴露出间隙48、梁结构40和微桥结构50之间的区域以及桥梁51所围成的区域的部分。
以图14所示的方位为例，从右往左，第一个第二开口81暴露出梁结构40中的间隙48，第二个第二开口81暴露出梁结构40和微桥结构50之间的区域，第三个第二开口81暴露出桥梁51所围成的区域的部分，即，第三个第二开口81的沿第一方向的尺寸，小于第二保护层47在连接孔31内围成区域的尺寸。
去除暴露在第二开口81内的第二牺牲层60，以在第二牺牲层60内形成刻蚀孔61，刻蚀孔61与第二开口81一一对应。
最后，向刻蚀孔61内通过刻蚀气体，以去除第一牺牲层30和第二牺牲层60。
在一些实施例中，刻蚀孔61的内壁与梁结构40靠近该刻蚀孔61之间距离大于0.05um，也就是说，刻蚀孔61未暴露出梁结构40和微桥结构50的侧面。
在向刻蚀孔61通入刻蚀气体时，第二牺牲层60会对微桥结构50和梁结构40的顶面进行防护，防止刻蚀到位于微桥结构50和梁结构40的顶面的第二保护层47，降低对第二保护层47的损伤。
此外，由于梁结构40的尺寸较小，在向刻蚀孔61通入刻蚀气体时，刻蚀气体会对梁结构40的侧面进行侧向刻蚀，因此，本实施例利用第二牺牲层60包裹住梁结构40和微桥结构50，可以防止刻蚀气体对梁结构40造成侧向过刻蚀，保证了梁结构40的性能。
本申请实施例提供的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片，包括基底10、第一牺牲层30、梁结构40、微桥结构50以及第二牺牲层60。
第一牺牲层30设置在基底10上，其中，第一牺牲层30可以与基底10直接接触，也可以通过互连结构22与基底10接触。
梁结构40设置在第一牺牲层30上，梁结构40内具有间隙48。
梁结构40用于实现微桥结构50与基底10内的集成电路电连接，例如，如图17所示，梁结构40的一端与微桥结构50连接，梁结构40的另一端可以通过电连接柱90与基底10连接，其中，梁结构40包括层叠设置的第一保护层46、电极层44和第二保护层47。
微桥结构50包括桥面52以及与桥面52连接的桥梁51，其中，桥面52设置在第一牺牲层30上，桥梁51位于第一牺牲层30内，并与基底10内的电路电连接，其中，桥面52与梁结构40连接。
第二牺牲层60覆盖在梁结构40和微桥结构50上，即第二牺牲层60包裹在梁结构40和微桥结构50上，对梁结构40和微桥结构50进行防护，且第二牺牲层60内具有至少三个刻蚀孔61，其中，两个刻蚀孔61贯穿第一牺牲层30，分别暴露出间隙48、梁结构40和微桥结构50之间的区域，另一个刻蚀孔61延伸至第一牺牲层30内，并暴露出桥梁51所围成的区域的部分。
以图15所示的方位为例，从右往左，第一个刻蚀孔61暴露出梁结构40的间隙48，第二个刻蚀孔61暴露出梁结构40与微桥结构50之间的区域，第三个刻蚀孔61暴露出桥梁51所围成的区域的部分。
在本实施例中，通过向刻蚀孔61通入刻蚀气体时，第二牺牲层60会对微桥结构50和梁结构40的顶面进行防护，防止刻蚀到位于微桥结构50和梁结构40的顶面的第二保护层47，降低对第二保护层47的损伤。
在一些实施例中，暴露出桥梁51所围成的区域的部分的刻蚀孔61的孔底与桥梁51的上表面之间具有间隔，利用第二牺牲层60对桥梁51的上表面进行防护，可以防止刻蚀气体对桥梁51的上表面造成侧向过刻蚀，保证了微桥结构50的性能。
本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供基底，所述基底上具有第一牺牲层；
形成梁结构和微桥结构，所述微桥结构包括桥面以及与桥面连接的桥梁，其中，所述桥梁位于所述第一牺牲层内，并与所述基底内的电路电连接，所述桥面设置在所述第一牺牲层上，并与所述梁结构连接，所述梁结构内具有间隙；
形成覆盖所述梁结构和所述微桥结构的第二牺牲层；
去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层；
其中，去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的步骤中，包括：
图形化所述第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成刻蚀孔；
向所述刻蚀孔内通过刻蚀气体，以去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层；
其中，图形化所述第二牺牲层的步骤中，包括：
在所述第二牺牲层上形成第一掩膜层；
图形化所述第一掩膜层，以在所述第一掩膜层内形成第一开口，所述第一开口暴露出微桥结构；
去除暴露在所述第一开口内的部分厚度的第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成第一凹槽；
去除所述第一掩膜层；
在所述第一凹槽内形成第二掩膜层，所述第二掩膜层延伸至所述第一凹槽外，并覆盖在所述第二牺牲层上；
图形化所述第二掩膜层，以在所述第二掩膜层内形成至少三个第二开口，三个所述第二开口分别暴露出所述间隙、所述梁结构和所述微桥结构之间的区域以及所述桥梁所围成的区域的部分；
去除暴露在所述第二开口内的所述第二牺牲层，以在所述第二牺牲层内形成刻蚀孔，所述刻蚀孔与所述第二开口一一对应，且所述刻蚀孔未暴露出所述微桥结构和所述梁结构的侧面。
2.根据权利要求1所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述刻蚀孔的内壁与所述梁结构靠近该所述刻蚀孔之间距离大于0.05um。
3.根据权利要求1所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述第一凹槽的深度占所述第二牺牲层的厚度1/3-1/2。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，去除暴露在所述第二开口内的所述第二牺牲层的步骤之后，在去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的步骤之前，所述制备方法还包括：
去除所述第二掩膜层。
5.根据权利要求1-3任一项所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，提供基底，所述基底上具有第一牺牲层的步骤中，包括：
在所述基底上形成介质层；
图形化所述介质层，以在所述介质层内形成多个通孔；
在每个所述通孔内形成互连结构。
6.根据权利要求5所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，形成梁结构和微桥结构的步骤中包括：
在所述第一牺牲层内形成多个连接孔，每个所述连接孔暴露出一个所述互连结构；
在所述连接孔的侧壁上形成第一初始保护层，所述第一初始保护层延伸至所述连接孔外，并覆盖在所述第一牺牲层上；
在所述第一初始保护层上形成红外吸收层，所述红外吸收层覆盖部分所述第一初始保护层，所述红外吸收层在所述连接孔内形成中间孔；
形成覆盖所述中间孔的底壁、所述红外吸收层和第一初始保护层的初始电极层；
去除部分初始电极层，被保留下来的所述初始电极层构成电极层；
在所述电极层上形成第二初始保护层，所述第二初始保护层还覆盖在暴露出来的第一初始保护层和所述红外吸收层；
图形化位于所述第一牺牲层上的所述第一初始保护层和第二初始保护层，被保留下来的所述第一初始保护层构成第一保护层，被保留下来的所述第二初始保护层构成第二保护层，其中，位于第一区域内的依次层叠设置的第一保护层、电极层和第二保护层构成梁结构，位于第二区域内的依次层叠设置的第一保护层、红外吸收层、电极层以及第二保护层构成微桥结构。
7.根据权利要求6所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述第一保护层和所述第二保护层材质包括氧化硅或者氮化硅。
8.根据权利要求7所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法，其特征在于，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材质均包括非晶硅、聚酰亚胺或者多晶硅中的一种。
9.一种基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片，通过如权利要求1-8任一项所述的基于半导体CMOS工艺的红外传感器芯片的制备方法制得，其特征在于，包括：
基底，所述基底内具有电路；
梁结构，所述梁结构通过电连接柱设置在所述基底上，且梁结构内具有间隙；
微桥结构，所述微桥结构包括桥面以及与桥面连接的桥梁，所述桥梁与所述梁结构背离所述电连接柱的一端连接，以使所述微桥结构与所述基底内的电路电连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111111215.7A CN113555471B (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 基于半导体cmos工艺的红外传感器芯片及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111111215.7A CN113555471B (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 基于半导体cmos工艺的红外传感器芯片及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113555471A CN113555471A (zh) | 2021-10-26 |
| CN113555471B true CN113555471B (zh) | 2021-12-28 |
Family
ID=78106486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111111215.7A Active CN113555471B (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 基于半导体cmos工艺的红外传感器芯片及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113555471B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101927977A (zh) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | 鑫创科技股份有限公司 | Cmos微机电***(mems)装置的制造方法 |
| CN102353459A (zh) * | 2011-07-05 | 2012-02-15 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 探测器及其制造方法 |
| CN102683475A (zh) * | 2011-03-18 | 2012-09-19 | 浙江大立科技股份有限公司 | 一种基于临时释放保护层的红外探测器制作方法 |
| CN103359677A (zh) * | 2012-03-29 | 2013-10-23 | 比亚迪股份有限公司 | 一种红外探测器封装结构及其制作方法 |
| CN112362167A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-02-12 | 北京北方高业科技有限公司 | 一种微桥红外探测器及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100983818B1 (ko) * | 2009-09-02 | 2010-09-27 | 한국전자통신연구원 | 볼로미터용 저항재료, 이를 이용한 적외선 검출기용 볼로미터, 및 이의 제조방법 |
-
2021
- 2021-09-23 CN CN202111111215.7A patent/CN113555471B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101927977A (zh) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | 鑫创科技股份有限公司 | Cmos微机电***(mems)装置的制造方法 |
| CN102683475A (zh) * | 2011-03-18 | 2012-09-19 | 浙江大立科技股份有限公司 | 一种基于临时释放保护层的红外探测器制作方法 |
| CN102353459A (zh) * | 2011-07-05 | 2012-02-15 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 探测器及其制造方法 |
| CN103359677A (zh) * | 2012-03-29 | 2013-10-23 | 比亚迪股份有限公司 | 一种红外探测器封装结构及其制作方法 |
| CN112362167A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-02-12 | 北京北方高业科技有限公司 | 一种微桥红外探测器及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113555471A (zh) | 2021-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI335644B (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
| US7678601B2 (en) | Method of forming an acceleration sensor | |
| JP2007036060A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US9780251B2 (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
| JP2009295676A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US6818539B1 (en) | Semiconductor devices and methods of fabricating the same | |
| JP2008210952A (ja) | 半導体装置の製造方法、シリコンインターポーザの製造方法および半導体モジュールの製造方法 | |
| KR100292899B1 (ko) | 플라즈마에의한열화의방지가가능한반도체장치및그제조방법 | |
| CN108155155B (zh) | 半导体结构及其形成方法 | |
| KR100598256B1 (ko) | 반도체 금속화 시스템 및 방법 | |
| KR101624347B1 (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
| US7682957B2 (en) | Method of forming pad and fuse in semiconductor device | |
| US11345590B2 (en) | Semiconductor sensor and method of manufacturing the same | |
| CN100536147C (zh) | 光半导体集成电路装置 | |
| CN113555471B (zh) | 基于半导体cmos工艺的红外传感器芯片及其制备方法 | |
| JP4338490B2 (ja) | 光半導体集積回路装置の製造方法 | |
| JP4248355B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP4606145B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| KR20020020865A (ko) | 전극 및 반도체 장치 제조 방법 | |
| JP2008210933A (ja) | 半導体装置 | |
| KR100754895B1 (ko) | 반도체 장치 및 그 형성 방법 | |
| JPH0774246A (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP2006287094A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US6956274B2 (en) | TiW platinum interconnect and method of making the same | |
| US9711469B2 (en) | Semiconductor structure having recess and manufacturing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |