一種用于紅外探測(cè)器橋臂的TiAlV薄膜制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于紅外探測(cè)器橋臂低熱導(dǎo)的TiAlV薄膜材料。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS即微機(jī)電系統(tǒng)(Microelectro Mechanical Systems)，是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。包括微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高科技前沿學(xué)科。
[0003]MEMS紅外探測(cè)器使器件吸收到的熱量盡可能多的保留在橋面上，這就需要橋臂材料的熱導(dǎo)較低，即橋臂材料的熱導(dǎo)率較低方可達(dá)到要求。常用紅外探測(cè)器的橋臂材料主要有T1、A1、NiCr合金等，Ti是業(yè)界作為橋臂材料使用最為廣泛的，但其膜厚小于0.02um時(shí)易氧化的缺點(diǎn)制約了在低熱導(dǎo)方面的應(yīng)用，A1因其熱導(dǎo)太大在橋臂材料的使用方面受到限制，NiCr合金干法刻蝕工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，亟需一種熱導(dǎo)小、工藝易實(shí)現(xiàn)、化學(xué)穩(wěn)定性好等綜合性能最佳的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種用于紅外探測(cè)器橋臂的TiAlV薄膜制作方法，能夠有效降低紅外探測(cè)器的熱導(dǎo)，提高紅外探測(cè)器的響應(yīng)率。該方法包括:
[0005]a.提供半導(dǎo)體襯底；
[0006]b.在所述半導(dǎo)體襯底上濺射形成TiAlV薄膜;其中，濺射溫度為:240?260°C，濺射功率為:280?320W，濺射氣體氬氣流量為60?70sccm;
[0007]c.對(duì)形成的TiAlV薄膜進(jìn)行刻蝕，形成TiAlV橋臂結(jié)構(gòu)。
[0008]其中，在步驟a中，所述半導(dǎo)體襯底的制作方法為:通過(guò)物理汽相淀積的方法在硅片上形成氮化硅層。
[0009]其中，在步驟b中，所述TiAlV薄膜的厚度為0.04um。
[0010]其中，在步驟b中，形成所述TiAlV薄膜的濺射時(shí)間為90s。
[0011]其中，所述TiAlV薄膜中T1、Al、V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8:1:1。
[0012]其中，所述TiAlV橋臂的寬度為0.5?lum，橋臂的厚度為0.02?0.6um。
[0013]本發(fā)明采用目前熱導(dǎo)最小、工藝易實(shí)現(xiàn)且化學(xué)穩(wěn)定性好的TiAlV材料作為紅外探測(cè)器橋臂，與同等Ti薄膜工藝相比，可有效降低紅外探測(cè)器的熱導(dǎo)，從而提高紅外探測(cè)器的響應(yīng)率，有效降低紅外探測(cè)器的噪聲等效溫差(NETD)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0015]圖1(a)?圖1(d)為本發(fā)明中用于紅外探測(cè)器橋臂的TiAlV薄膜制作工藝流程；
[0016]圖2(a)?圖2(b)為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中用于紅外探測(cè)器橋臂的TiAlV結(jié)構(gòu)效果圖；
[0017]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。
[0019]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0020]下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。
[0021]本發(fā)明提出了一種用于紅外探測(cè)器橋臂的TiAlV薄膜制作方法，能夠有效降低紅外探測(cè)器的熱導(dǎo)，提高紅外探測(cè)器的響應(yīng)率。該方法包括:
[0022]a.提供半導(dǎo)體襯底；
[0023]b.在所述半導(dǎo)體襯底上濺射形成TiAlV薄膜;其中，濺射溫度為:240?260°C，濺射功率為:280?320W，濺射氣體氬氣流量為60?70sccm;
[0024]c.對(duì)形成的TiAlV薄膜進(jìn)行刻蝕，形成TiAlV橋臂結(jié)構(gòu)。
[0025]其中，在步驟a中，所述半導(dǎo)體襯底的制作方法為:通過(guò)物理汽相淀積的方法在硅片上形成氮化硅層。
[0026]其中，在步驟b中，所述TiAlV薄膜的厚度為0.04um。
[0027]其中，在步驟b中，形成所述TiAlV薄膜的濺射時(shí)間為90s。
[0028]其中，所述TiAlV薄膜中T1、Al、V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8:1:1。
[0029]其中，所述TiAlV橋臂的寬度為0.5?lum，橋臂的厚度為0.02?0.6um。
[0030]本發(fā)明采用目前熱導(dǎo)最小、工藝易實(shí)現(xiàn)且化學(xué)穩(wěn)定性好的TiAlV材料作為紅外探測(cè)器橋臂，與同等Ti薄膜工藝相比，可有效降低紅外探測(cè)器的熱導(dǎo)，從而提高紅外探測(cè)器的響應(yīng)率，有效降低紅外探測(cè)器的噪聲等效溫差(NETD)。
[0031]下面，將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]首先，形成PESIN作為生長(zhǎng)TiAlV薄膜的襯底。具體的制作方法為，在硅片上通過(guò)物理汽相淀積形成氮化硅薄膜1，所述氮化硅薄膜1的厚度為20?50um，如圖1(a)所示。
[0033]接著，將SiN襯底放入直流磁控濺射物理氣相沉積設(shè)備中，采用一定的濺射溫度、一定的濺射功率及一定流量的濺射氣體等條件，生長(zhǎng)TiAlV薄膜2 JiAlV薄膜的厚度為影響紅外探測(cè)器性能的重要參數(shù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，我們測(cè)得，當(dāng)TiAlV薄膜的厚度為0.03?
0.0511111，且其中11^1、￥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8:1:1時(shí)，紅外探測(cè)器性能最優(yōu)。優(yōu)選的，1141￥薄膜的厚度為0.04um。因此，本實(shí)施例中，我們將生長(zhǎng)0.04um厚的TiAlV薄膜作為紅外探測(cè)器的橋臂結(jié)構(gòu)。
[0034]具體的，在所述半導(dǎo)體襯底上濺射形成TiAlV薄膜。其中，濺射溫度為:240?260°C，在本實(shí)施例中，優(yōu)選的濺射溫度為250°C ；濺射功率為:280?320W，優(yōu)選的濺射功率為300W;濺射氣體氬氣流量為60?70sccm，優(yōu)選的，氬氣流量為68sccm。為了精準(zhǔn)的控制TiAlV薄膜的厚度，濺射時(shí)間為90s，濺射時(shí)設(shè)備的背壓為10—6Torr。TiAlV薄膜生長(zhǎng)完成后，其電子顯微鏡照片如圖2(a)所示，其中最上層金屬亮色部分即為生長(zhǎng)好的TiAlV薄膜。
[00；35]接下來(lái)，在所述T iAIV合金薄膜2上依次進(jìn)行涂覆光刻膠3、曝光、顯影等光刻工藝，形成所需要的圖形。圖形化后的光刻膠3如圖1(c)所示。此工藝為本領(lǐng)域的常規(guī)工藝，在此不再贅述。最后，根據(jù)光刻膠3的圖形對(duì)所述TiAlV合金薄膜2進(jìn)行圖形化，刻蝕出所需要的橋臂圖形，所述TiAIV橋臂的寬度為0.5?1 um，優(yōu)選的，為0.7um;橋臂的厚度為0.02?
0.6um，優(yōu)選的，為0.04um。如圖1(d)所示。對(duì)TiAlV合金薄膜進(jìn)行刻蝕從而得到良好的刻蝕形貌和精準(zhǔn)的關(guān)鍵尺寸的方法參見發(fā)明人的另一個(gè)發(fā)明，在此不再贅述。
[0036]TiAlV薄膜材料刻蝕形成橋臂結(jié)構(gòu)后，其電子顯微鏡照片如圖2(b)所示。TiAlV熱導(dǎo)率為6.9W/(m*K)，較Ti熱導(dǎo)率21.9W/(m*K)低68% ;器件其它條件不變時(shí)，運(yùn)用0.04um厚的TiAlV橋臂的器件較0.04um厚的Ti橋臂的響應(yīng)率提升48%;器件其它條件不變時(shí)，運(yùn)用
0.04um厚的TiAlV橋臂的器件較0.04um厚的Ti橋臂的噪聲等效溫差(NETD)降低54%。本發(fā)明可有效降低紅外探測(cè)器的熱導(dǎo)，從而提高紅外探測(cè)器的響應(yīng)率，有效降低紅外探測(cè)器的噪聲等效溫差。
[0037]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于紅外探測(cè)器橋臂的TiAlV薄膜制作方法，包括: a.提供半導(dǎo)體襯底； b.在所述半導(dǎo)體襯底上濺射形成TiAlV薄膜;其中，濺射溫度為:240?260°C，濺射功率為:280?320W，濺射氣體氬氣流量為60?70sccm; c.對(duì)形成的TiAlV薄膜進(jìn)行刻蝕，形成TiAIV橋臂結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiAlV薄膜制作方法，其特征在于，在步驟a中，所述半導(dǎo)體襯底的制作方法為:通過(guò)物理汽相淀積的方法在硅片上形成氮化硅層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiAlV薄膜制作方法，其特征在于，在步驟b中，所述TiAIV薄膜的厚度為0.04umo4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiAlV薄膜制作方法，其特征在于，在步驟b中，形成所述TiAIV薄膜的濺射時(shí)間為90s。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiAlV薄膜制作方法，其特征在于，所述TiAlV薄膜中T1、Al、V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8:1:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiAlV薄膜制作方法，其特征在于，所述TiAlV橋臂的寬度為.0.5?lum，橋臂的厚度為0.02?0.6um。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種用于紅外探測(cè)器橋臂的TiAlV薄膜制作方法，包括：a.提供半導(dǎo)體襯底；b.在所述半導(dǎo)體襯底上濺射形成TiAlV薄膜；其中，濺射溫度為：240～260℃，濺射功率為：280～320W，濺射氣體氬氣流量為60～70sccm；c.對(duì)形成的TiAlV薄膜進(jìn)行刻蝕，形成TiAlV橋臂結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用TiAlV材料作為紅外探測(cè)器橋臂，與同等Ti薄膜工藝相比，可有效降低紅外探測(cè)器的熱導(dǎo)，從而提高紅外探測(cè)器的響應(yīng)率，有效降低紅外探測(cè)器的噪聲等效溫差。
【IPC分類】B81C1/00
【公開號(hào)】CN105439082
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510784784
【發(fā)明人】巨錦華, 雷述宇, 何熙
【申請(qǐng)人】北方廣微科技有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月16日