一种非制冷红外探测器制造工艺的制作方法

本发明属于非制冷红外探测器，尤其涉及一种非制冷红外探测器制造工艺。

背景技术：

1、红外热成像仪通过将被探测物体所发出的红外辐射引起的热敏材料电阻的变化，转换为电信号的变化，并通过系统计算，转换为可供人类视觉分辨的图像。任何温度大于绝对零度的物体，都会向外界发射红外辐射。红外辐射可穿透烟雾、粉尘、雨雪等环境，可以全天候使用。由于红外热成像技术具有隐蔽性好、抗干扰性强、全天候工作等特点，被广泛应用于医疗、安防、军事、工农业、环境保护等多个领域中。

2、红外热成像仪的核心是红外探测器，其性能高低直接决定了红外成像的质量。随着技术的发展，红外探测器向着大面阵、小线宽方向发展。红外探测器的mems结构(微机电系统，通过微加工技术在微米尺寸上制造出的微型结构)一般包括，桥墩、桥腿、桥面结构。当像元尺寸进入到12微米甚至8微米时，桥腿的线宽缩小至300nm左右。如此小的线宽下，对桥腿结构进行刻蚀时，不仅要考虑到刻蚀效果，还要考虑到将桥腿刻蚀中残留的光阻和聚合物去除干净的同时又能保持桥腿结构的完整性。

3、现有技术中，对于桥腿刻蚀后进行除胶工艺多采用的湿法除胶工艺，这是因为在桥腿刻蚀后桥腿区域的牺牲层聚酰亚胺层会暴露出来，采用干法去胶会将聚酰亚胺层释放，破快了桥腿结构。为了保护桥腿结构，会采用湿法去胶工艺除去刻蚀过程中残留的光阻以及聚合物。但是一般的湿法去胶用的清洗液很难将刻蚀过程中的残留的聚合物层去除干净，而想要在湿法去胶工艺过程中将残留的聚合物去除就必须在湿法清洗过程中配合兆声、加压的工艺，这对破坏桥腿的结构，导致结构的坍塌。

4、因此，有必要开发一种新型的非制冷红外探测器的制造工艺，可以在兼顾较好的桥腿刻蚀效果的同时，还可以在较好的去处桥腿刻蚀过程中残留的聚合物情况下保护好桥腿的结构。

技术实现思路

1、本发明提供一种非制冷红外探测器制造工艺，在兼顾较好的桥腿刻蚀效果同时，可以较好去除桥腿刻蚀过程中残留的聚合物。

2、本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

3、为达上述之一或部分或全部目的或其他目的，本发明一技术方案所提供的一种非制冷红外探测器制造工艺，包括如下步骤：步骤一：在沉积非制冷红外探测器桥腿薄膜的晶圆上进行barc涂布，在barc涂布层上方涂覆一层光阻层；步骤二：对包含所述barc涂布层以及所述光阻层的所述晶圆进行光刻，光刻区域为桥腿非保留区域，光刻后进行显影操作去除桥腿非保留区域的所述光阻层；

4、步骤三：对桥腿非保留区域的所述barc涂布层以及所述薄膜进行刻蚀，得到含有所述光阻层以及所述barc涂布层的桥腿区域；步骤四：去除所述桥腿区域上的所述光阻层以及所述barc涂布层，得到桥腿结构。该技术方案的有益效果在于，通过在沉积薄膜的晶圆上旋涂一层barc涂布层，可以减少在光刻过程中产生的驻波效应，因此在较小线宽的桥腿刻蚀过程中可以起到较好的保护作用，防止结构的倒塌。同时在刻蚀完成后，分别对桥腿区域的barc涂布层以及光阻层分别清洗，可以有效的清洗barc涂布层以及光阻层，减少光刻胶的残留。

5、所述步骤一中沉积的红外探测器桥腿薄膜是指在含有牺牲层的晶圆上依次沉氮化硅层、钛层以及氮化硅层三层介质层。

6、所述牺牲层为聚酰亚胺层。

7、所述步骤2过程为在含有介质层的晶圆上旋涂barc涂布层，旋涂完成后进行烘干。

8、所述barc涂布层厚度为600a；烘干后的所述barc涂布层上旋涂厚度为10000a的所述光阻层。

9、所述步骤三中的刻蚀方法是，采用cf4气体干法刻蚀所述barc涂布层使得介质层暴露；再使用cf4、chf3、n2、cl2混合气体刻蚀所述介质层。

10、步骤四中去除桥腿区域的所述光阻层方法包括：将完成桥腿非保留区域刻蚀后的所述晶圆放入反应腔内，通氧等离子体对所述晶圆的表面轰击进行预处理；经过预处理的所述晶圆放置在湿法去胶工位进行湿法去胶，所述湿法去胶工位对晶圆旋转并在晶圆表面喷洒清洗剂去除光阻层。

11、所述清洗剂包括ekc清洗液、丙酮、显影液中任一种。

12、所述步骤四中去除桥腿区域上的所述barc涂布层方法是，将湿法去胶的晶圆放置在反应腔内，通氧离子体对晶圆表面进行轰击处理。

13、步骤四中将完成桥腿非保留区域刻蚀后的所述晶圆以及完成湿法去胶工艺后的所述晶圆放置在descum设备中用descum工艺通氧离子进行处理30s～60s。所述descum工艺处理过程中，descum设备保持温度100～110℃；压力1.2～2.0torr；功率800～1000w。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：1、本发明采用了在桥腿薄膜上方涂覆barc涂布层，barc涂布层可以减少在光刻中的驻波效应，减少了因驻波效应存在导致的光刻后的线宽不均匀的问题，减少了因光刻后线宽不均匀以及光阻厚度加厚情况导致的桥腿结构的坍塌。

15、2、本发明在薄膜介质刻蚀完成后，分别对桥腿区域上残留的光阻以及barc涂布层进行清洗，其中对光阻采用了通氧离子descum工艺进行预处理再进行湿法清洗的方式对光阻层进行去除，descum工艺可以对表面较硬的光阻层进行预处理使得其与氧等离子进行化学反应，便于后续湿法去胶的效果。对去除完光阻层后的barc涂布层再次进行通氧离子进行descum工艺处理。本方案可以有效的将光阻层以及barc涂布层去除干净，避免残留的光阻层以及barc涂布层对后续的刻蚀产生影响。

16、为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，所述步骤一中沉积的红外探测器桥腿薄膜是指在含有牺牲层的晶圆上依次沉氮化硅层、钛层以及氮化硅层三层介质层。

3.根据权利要求2所述的一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，所述牺牲层为聚酰亚胺层。

4.根据权利要求2所述的一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，所述步骤2过程为在含有介质层的晶圆上旋涂barc涂布层，旋涂完成后进行烘干。

5.根据权利要求4所述的一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，所述barc涂布层厚度为500a-800a；烘干后的所述barc涂布层上旋涂厚度为8000a-10000a的所述光阻层。

6.根据权利要求2所述的一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，所述步骤三中的刻蚀方法是，采用cf4气体干法刻蚀所述barc涂布层使得介质层暴露；

7.根据权利要求6所述的一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，步骤四中去除桥腿区域的所述光阻层方法包括：将完成桥腿非保留区域刻蚀后的所述晶圆放入反应腔内，通氧等离子体对所述晶圆的表面轰击进行预处理；

8.根据权利要求7所述的一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，所述清洗剂包括ekc清洗液、丙酮、显影液中任一种。

9.根据权利要求7所述的一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，所述步骤四中去除桥腿区域上的所述barc涂布层方法是，将湿法去胶的晶圆放置在反应腔内，通氧离子体对晶圆表面进行轰击处理。

10.根据权利要求9所述的一种非制冷红外探测器制造工艺，其特征在于，步骤四中将完成桥腿非保留区域刻蚀后的所述晶圆以及完成湿法去胶工艺后的所述晶圆放置在descum设备中用descum工艺通氧离子进行处理30s-60s；所述descum工艺处理过程中，descum设备保持温度100～110℃，压力1.2～2.0torr；功率800～1000w。

技术总结
本发明提供的一种非制冷红外探测器制造工艺，包括如下步骤：步骤一：在沉积非制冷红外探测器桥腿薄膜的晶圆上进行BARC涂布，在BARC涂布层上方涂覆一层光阻层；步骤二：对包含BARC涂布层以及光阻层的晶圆进行光刻，光刻区域为桥腿非保留区域，光刻后进行显影去除桥腿非保留区域的光阻层；步骤三：对桥腿非保留区域的BARC涂布层以及所述薄膜进行刻蚀，得到含有光阻层以及BARC涂布层的桥腿区域；步骤四：去除桥腿区域上的光阻层以及BARC涂布层。本发明在保证桥腿刻蚀后，桥腿结构完整的同时，还能够有效的去除在桥腿结构加工过程中残留的光阻层以及BARC涂布层。

技术研发人员：李胜利,乔启峰,杨秀明
受保护的技术使用者：上海新微技术研发中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/5