本發(fā)明涉及一種非制冷紅外焦平面探測器像元及其制備方法，屬于非制冷紅外焦平面探測器領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著像元尺寸逐步縮小，單個傳感器所吸收的目標(biāo)輻射能量顯著減少。為了維持相對一致的傳感器靈敏度，必須提升傳感器的響應(yīng)率。傳感器的響應(yīng)率取決于像元尺寸、傳感器與襯底間的熱導(dǎo)、傳感器的光學(xué)吸收效率與熱敏材料性能。在傳統(tǒng)雙層微橋結(jié)構(gòu)中，第一層為細長橋腿構(gòu)成的橋腿支撐結(jié)構(gòu)，用以提升傳感器與襯底間的熱導(dǎo)。第二層包含氧化釩層，用以吸收目標(biāo)紅外輻射并轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)信號。當(dāng)紅外輻射入射到紅外探測器像元時，除頂層對紅外輻射有吸收外，底部橋腿對于入射的紅外輻射也有部分吸收作用，但對于頂層溫升貢獻有限。隨著像元尺寸的進一步縮小，需進一步提升頂層結(jié)構(gòu)的吸收效率。

美國Raytheon曾申請專利(美國專利：US 6690014B1)。該專利采用的技術(shù)方案采用雙層微橋結(jié)構(gòu)，第一層為支撐橋腿，第二層為熱敏層非晶硅薄膜。該結(jié)構(gòu)雖然可以有效的探測紅外輻射，但是當(dāng)像元縮小時，熱敏層的面積隨之減小，從而導(dǎo)致吸收率會下降非常明顯。所以該結(jié)構(gòu)不利于制作高響應(yīng)率的小像元探測器。此外，DRS專利(美國專利：US891161B2)采用類似Raytheon的結(jié)構(gòu)，制作雙層結(jié)構(gòu)，第一層的熱絕緣橋腿采用蛇形結(jié)構(gòu)，第二層制作懸空探測器，兩層結(jié)構(gòu)與基底形成兩個諧振腔。該結(jié)構(gòu)同Raytheon專利的利弊相同。

非制冷紅外探測技術(shù)是無需制冷系統(tǒng)對外界物體的紅外輻射(IR)進行感知并轉(zhuǎn)化成電信號經(jīng)處理后在顯示終端輸出的技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于國防、航天、醫(yī)學(xué)、生產(chǎn)監(jiān)控等眾多領(lǐng)域。非制冷紅外焦平面探測器由于其能夠在室溫狀態(tài)下工作，并具有質(zhì)量輕、體積小、壽命長、成本低、功率小、啟動快及穩(wěn)定性好等優(yōu)點，滿足了民用紅外系統(tǒng)和部分軍事紅外系統(tǒng)對長波紅外探測器的迫切需要，近幾年來發(fā)展迅猛，正朝著高靈敏、寬譜段、高分辨率、低功耗、小型化和智能化的方向發(fā)展。非制冷紅外探測器主要包括測輻射熱計、熱釋電和熱電堆探測器等，其中基于MEMS制造工藝的微測輻射熱計(Micro-bolometer)紅外探測器由于其響應(yīng)速率高，制作工藝簡單且與集成電路制造工藝兼容，具有較低的串音和較低的1/f噪聲，較高的幀速，工作無需斬波器，便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，是非制冷紅外探測器的主流技術(shù)之一。

微測輻射熱計(Micro-bolometer)是基于具有熱敏特性的材料在溫度發(fā)生變化時電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化而制造的一種非致冷紅外探測器。工作時對支撐在絕熱結(jié)構(gòu)上的熱敏電阻兩端施加固定的偏置電壓或電流源，入射紅外輻射引起的溫度變化使得熱敏電阻阻值減小，從而使電流、電壓發(fā)生改變，并由讀出電路(ROIC:Readout Integrated Circuits)讀出電信號的變化。微測輻射熱計的紅外輻射探測過程，主要是通過懸空的微橋結(jié)構(gòu)來完成的，所以微測輻射熱計的結(jié)構(gòu)制造是決定其性能的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，底層橋腿，頂層熱敏層，而對熱敏層的溫升貢獻主要集中在頂層結(jié)構(gòu)，底層的橋腿結(jié)構(gòu)等其余結(jié)構(gòu)的溫升貢獻都比較小，從而導(dǎo)致探測器的靈敏度比較低。

中國發(fā)明專利授權(quán)公告號為CN 103715307 B的《一種非制冷紅外探測器及其制備方法》，公開了一種非制冷紅外探測器的制備方法及其結(jié)構(gòu)。該專利使用的單層微橋結(jié)構(gòu)，橋腿和熱敏層均在同一層。該結(jié)構(gòu)在制作大尺寸像元時，可以有效的提升吸收率。但是隨著像元尺寸的縮小，該結(jié)構(gòu)將不能滿足高吸收率探測器像元的需求。另外，由于該結(jié)構(gòu)的諧振腔高度有限，能夠檢測到的紅外波長范圍有限，主要集中在8-14μm。

鑒于此，有必要開發(fā)一種新的非制冷紅外焦平面探測器像元，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一，是提供一種非制冷紅外焦平面探測器像元的制備方法。本發(fā)明的制備方法簡單，能夠提高與集成電路的兼容性，從而可以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種非制冷紅外焦平面探測器像元的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：提供一包含讀出電路的半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上沉積一金屬層；并對金屬層進行圖形化，形成金屬反射層圖形和金屬電極塊；金屬電極塊與半導(dǎo)體襯底上的讀出電路電連接；在完成圖形化的金屬層上沉積絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上沉積第一層犧牲層，并對第一犧牲層進行平坦化處理，在完成平坦化處理后的第一犧牲層上沉積SiO₂薄膜作為第一支撐層；再在第一支撐層上沉積氮化硅薄膜作為第一支撐層保護層；

步驟2：在從所述第一支撐層保護層至所述半導(dǎo)體襯底方向上通過光刻和反應(yīng)離子蝕刻的方法蝕刻第一通孔，第一通孔蝕刻終止于與讀出電路電連接的金屬電極塊；

步驟3：在第一支撐層保護層上和第一通孔的底部沉積第一金屬電極層，并對第一金屬電極層進行圖形化，形成金屬連線和金屬電極；在完成圖形化處理后的第一金屬電極層上沉積第一氮化硅介質(zhì)層；然后自第一氮化硅介質(zhì)層垂直向下，依次蝕刻第一氮化硅介質(zhì)層、第一金屬電極層、第一支撐層保護層和第一支撐層，蝕刻終止于所述第一犧牲層；形成橋腿結(jié)構(gòu)；

步驟4：在橋腿結(jié)構(gòu)上沉積第二犧牲層，并對第二犧牲層進行平坦化處理，在完成平坦化處理后的第二犧牲層上沉積SiO₂薄膜作為第二支撐層；再在第二支撐層上沉積氮化硅薄膜作為第二支撐層保護層；在從所述第二支撐層保護層至所述第一金屬電極層方向上通過光刻和反應(yīng)離子蝕刻的方法蝕刻第二通孔，第二通孔蝕刻終止于與第一金屬電極層；

步驟5：在第二支撐層保護層上沉積熱敏層，并對熱敏層進行圖形化；

步驟6：在完成圖形化處理后的熱敏層上沉積氮化硅薄膜作為熱敏層保護層，并對熱敏層保護層進行圖形化；在完成圖形化處理后的熱敏層保護層上通過光刻和反應(yīng)離子蝕刻的方法，刻蝕掉熱敏層上方的部分熱敏層保護層，露出熱敏層，形成接觸孔；

步驟7：在第二支撐層保護層上、熱敏保護層、接觸孔和第二通孔的底部沉積第二金屬電極層，并對第二金屬電極層進行圖形化；

步驟8：在完成圖形化處理后的第二金屬電極層上沉積第二氮化硅介質(zhì)層，并對第二氮化硅介質(zhì)層進行圖形化；

步驟9：自完成圖形化處理后的第二氮化硅介質(zhì)層垂直向下，依次蝕刻第二氮化硅介質(zhì)層、第二金屬電極層、熱敏層保護層、熱敏層、第二支撐層保護層，蝕刻終止于第二犧牲層；形成包含微橋腿和熱敏結(jié)構(gòu)的熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；

步驟10：在包含微橋腿和熱敏結(jié)構(gòu)的熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)上沉積第三犧牲層，并對第三犧牲層進行平坦化處理，在完成平坦化處理后的第三犧牲層上沉積SiO₂薄膜作為第三支撐層；再在第三支撐層上沉積吸收層薄膜作為吸收層；再在吸收層上沉積氮化硅薄膜作為吸收層保護層，形成吸收層結(jié)構(gòu)；

步驟11：自吸收保護層垂直向下，依次蝕刻吸收保護層、吸收層和第三支撐層，蝕刻終止于第三犧牲層；然后釋放第一犧牲層、第二犧牲層和第三犧牲層，即得所述新型非制冷紅外焦平面探測器像元。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，步驟1中，所述金屬反射層厚度為0.05-0.40μm；所述絕緣介質(zhì)層為氮化硅薄膜或者SiO₂薄膜，所述絕緣介質(zhì)層的厚度為0.02-0.30μm；所述第一犧牲層為非晶碳、非晶硅、聚酰亞胺中的一種；采用PECVD方法沉積SiO₂薄膜作為第一支撐層；所述第一支撐層的厚度為0.05-0.30μm；采用PECVD方法沉積氮化硅薄膜作為第一支撐層保護層；所述第一支撐層保護層的厚度為0.05-0.30μm。

采用上述進一步的有益效果是：能夠?qū)崿F(xiàn)各層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與平整度。其中，金屬反射層對特定波長(如8-14μm)的紅外光的反射率在98％以上。

進一步，步驟3中，采用PVD方法沉積所述第一金屬電極層，所述第一金屬電極層為Ti薄膜、NiCr薄膜或TiN薄膜中的一種；所述第一金屬電極層的厚度為采用PEVCD方法沉積所述第一氮化硅介質(zhì)層；所述第一氮化硅介質(zhì)層的厚度為

進一步，步驟4中，所述第二犧牲層為非晶碳、非晶硅、氧化硅、聚酰亞胺中的一種；所述第二犧牲層的厚度為0.5-3μm；采用PECVD方法沉積SiO₂薄膜作為第二支撐層；所述第二支撐層的厚度為0.05-0.30μm；采用PECVD方法沉積氮化硅薄膜作為第二支撐層保護層；所述第二支撐層保護層的厚度為0.05-0.30μm。

進一步，步驟5中，采用離子束沉積或物理氣相沉積的方法沉積所述熱敏層；所述熱敏層為VOx薄膜或非晶硅薄膜；所述熱敏層的厚度為在沉積熱敏層之前，先沉積一層V/V₂O₅/V薄膜作為過渡層，所述V/V₂O₅/V薄膜的厚度為

進一步，步驟6中，采用PECVD方法沉積氮化硅薄膜作為熱敏保護層；所述熱敏層保護層的厚度為蝕刻接觸孔采用SF₆、CHF₃和O₂，或CF₄和O₂作為蝕刻氣體，采用終點監(jiān)測設(shè)備進行蝕刻反應(yīng)終點監(jiān)控。

采用上述進一步的有益效果是：采用EPD監(jiān)控蝕刻反應(yīng)，能夠有效的監(jiān)控蝕刻進程，避免將電極全部蝕刻干凈，防止刻穿熱敏層。

進一步，步驟10中，所述第三犧牲層為非晶碳、非晶硅、氧化硅、聚酰亞胺中的一種；所述第三犧牲層的厚度為0.5-3μm；采用PECVD方法沉積SiO₂薄膜作為第三支撐層；所述第三支撐層的厚度為0.05-0.30μm；所述吸收層薄膜的材料為石墨烯、碳納米管、二氧化鈦納米管、氧化鋅納米管、氧化鋁納米管中的一種；所述吸收層保護層的厚度為0.05-0.30μm。

采用上述進一步的有益效果是：拓寬吸收譜段至短波紅外，并且可以提升對于特定紅外波段(如8-14μm)的吸收率。

進一步，步驟11中，采用去膠機、離子刻蝕機或等離子灰化機對所述第一犧牲層、第二犧牲層和第三犧牲層進行釋放。

采用上述進一步的有益效果是：采用去膠機、離子刻蝕機或等離子灰化機釋放非晶碳，可以釋放地更完全，而且生成二氧化碳和水，不會污染環(huán)境。

進一步，步驟1、步驟4、步驟6、步驟10中，所述氮化硅薄膜的應(yīng)力均為-50-100MPa。

采用上述進一步的有益效果是：氮化硅薄膜的壓力為-50-100MPa，屬于低應(yīng)力。過大的張應(yīng)力會使薄膜發(fā)生斷裂,而過大的壓應(yīng)力則會使薄膜發(fā)生翹曲在上述低應(yīng)力下。而本發(fā)明的氮化硅薄膜所采用的壓力范圍，可以有效地防止薄膜斷裂或者翹曲。

本發(fā)明的目的之二，是提供一種非制冷紅外焦平面探測器像元。本發(fā)明的非制冷紅外焦平面探測器像元，能顯著提高紅外輻射的吸收率，提升探測器的響應(yīng)率，為制造更大陣列和更小像元的探測器打下基礎(chǔ)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種非制冷紅外焦平面探測器像元，包括一包含讀出電路的半導(dǎo)體襯底和一具有三層結(jié)構(gòu)的探測器像元，所述探測器像元與所述半導(dǎo)體襯底的讀出電路形成電連接，

所述探測器像元自半導(dǎo)體襯底往上，依次包括三層結(jié)構(gòu)，其中，第一層為橋腿結(jié)構(gòu)，第二層為熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，第三層為吸收層結(jié)構(gòu)；

第一層的橋腿結(jié)構(gòu)包括金屬反射層、絕緣介質(zhì)層、第一支撐層、第一支撐層保護層、第一金屬電極層和第一氮化硅介質(zhì)層；

第二層的熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括第二支撐層、第二支撐層保護層、熱敏層、熱敏層保護層、第二金屬電極層和第二氮化硅介質(zhì)層；

第三層的吸收層結(jié)構(gòu)包括第三支撐層、吸收層和吸收層保護層；

所述半導(dǎo)體襯底的讀出電路上依次設(shè)置有金屬反射層和絕緣介質(zhì)層；

所述第一支撐層設(shè)置于所述絕緣介質(zhì)層的上方；

所述第一支撐層上依次設(shè)置有所述第一支撐層保護層、第一金屬電極層和第一氮化硅介質(zhì)層；

所述第二支撐層設(shè)置于所述第一氮化硅介質(zhì)層的上方；

所述第二支撐層上依次設(shè)置有所述第二支撐層保護層、熱敏層、熱敏層保護層、第二金屬電極層和第二氮化硅介質(zhì)層；

所述第三支撐層設(shè)置于所述第二氮化硅介質(zhì)層的上方；

所述第三支撐層上依次設(shè)置有所述吸收層和吸收層保護層。

本發(fā)明中，第一層的橋腿結(jié)構(gòu)為底層，采用密布細長橋腿的橋支撐結(jié)構(gòu)，是用于實現(xiàn)傳感器與襯底間的熱絕緣。

第二層的熱電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)還包含微橋腿和熱敏結(jié)構(gòu)，從而使整體結(jié)構(gòu)的橋腿長度變長，可以使探測器的熱絕緣性更好，從而可以減小環(huán)境溫度的影響，減小熱導(dǎo)，提升探測器的性能。

第三層的吸收層為頂層，采用亞波長吸收結(jié)構(gòu)，可以有效拓寬紅外吸收光譜范圍，并增加8-14μm波段的吸收率，從而使與第三層結(jié)構(gòu)相連的第二層熱電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)更大。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，所述絕緣介質(zhì)層為氮化硅薄膜；所述第一支撐層為SiO₂薄膜；所述第一支撐層保護層為氮化硅薄膜；所述第二支撐層為SiO₂薄膜；所述第二支撐層保護層為氮化硅薄膜；所述熱敏層為VOx薄膜或非晶硅薄膜；所述熱敏層保護層為氮化硅薄膜；所述第三支撐層為SiO₂薄膜。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明的非制冷紅外焦平面探測器像元，采用三層結(jié)構(gòu)，第二層的熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分別處于第一層的橋腿結(jié)構(gòu)和第三層的吸收層結(jié)構(gòu)之間，從而在制作小像元的探測器時可以有效的提升填充因子。另外，該結(jié)構(gòu)的探測器像元可以將探測范圍從8-14μm擴展到更寬的亞波長波段。

2.本發(fā)明的非制冷紅外焦平面探測器像元，可以實現(xiàn)熱敏單元與襯底的熱絕緣，從而減小環(huán)境溫度變化對探測器輸出的影響，增加了探測器的靈敏度。

3.本發(fā)明的非制冷紅外焦平面探測器像元，能顯著提高紅外輻射的吸收率，拓寬紅外吸收譜段，提升探測器的響應(yīng)率，為制造更大陣列和更小像元的探測器打下基礎(chǔ)。

4.本發(fā)明的方法能夠與集成電路工藝兼容，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的金屬反射層、第一犧牲層、第一支撐層和第一支撐層保護層形成示意圖。

圖2為本發(fā)明的第一通孔形成示意圖。

圖3為本發(fā)明的第一金屬電極層以及第一層的橋腿結(jié)構(gòu)形成示意圖。

圖4為本發(fā)明的第二犧牲層、第二支撐層和第二支撐層保護層形成示意圖。

圖5為本發(fā)明的熱敏層形成示意圖。

圖6為本發(fā)明的熱敏層保護層和接觸孔形成示意圖。

圖7為本發(fā)明的第二金屬電極層形成示意圖。

圖8為本發(fā)明的第二氮化硅介質(zhì)層形成示意圖。

圖9為本發(fā)明的第二層結(jié)構(gòu)的熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形成示意圖。

圖10為本發(fā)明的第三犧牲層和第三支撐層、吸收層、吸收層保護層形成示意圖。

圖11為本發(fā)明的三層微橋結(jié)構(gòu)形成示意圖。

圖12為本發(fā)明的像元與現(xiàn)有技術(shù)的像元的吸收率對比曲線圖。

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：

1、半導(dǎo)體襯底，2、金屬反射層，3、金屬電極塊，4、絕緣介質(zhì)層，51、第一犧牲層，52、第二犧牲層，53、第三犧牲層，6、第一支撐層，7、第一支撐層保護層，8、第一通孔，9、第一金屬電極層，91、金屬連線，92、金屬電極，10、第一氮化硅介質(zhì)層，11、第二支撐層，12、第二支撐層保護層，13、第二通孔，14、第二金屬電極層，15、第二氮化硅介質(zhì)層，16、接觸孔，17、熱敏層，18、熱敏層保護層，19、第三支撐層，20、吸收層，21、吸收層保護層。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

一種非制冷紅外焦平面探測器像元的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：如圖1所示，提供一包含讀出電路(圖中未示出)的半導(dǎo)體襯底1，在半導(dǎo)體襯底1上沉積一金屬層；并對金屬層進行圖形化，形成金屬反射層2圖形和金屬電極塊3，金屬反射層2厚度為0.05-0.40μm；金屬電極塊3與半導(dǎo)體襯底1上的讀出電路電連接；在完成圖形化的金屬層上沉積絕緣介質(zhì)層4，絕緣介質(zhì)層4為應(yīng)力為-50-100MPa的氮化硅薄膜或者SiO₂薄膜，絕緣介質(zhì)層4的厚度為0.02-0.30μm；在絕緣介質(zhì)層4上沉積第一犧牲層51，第一犧牲層51為非晶碳、非晶硅、聚酰亞胺中的一種，并對第一犧牲層51進行平坦化處理，在完成平坦化處理后的第一犧牲層51上采用PECVD方法沉積SiO₂薄膜作為第一支撐層6；再在第一支撐層6上沉積應(yīng)力為-50-100MPa的氮化硅薄膜作為第一支撐層保護層7，第一支撐層6的厚度為0.05-0.30μm。

步驟2：如圖2所示，在從所述第一支撐層保護層7至所述半導(dǎo)體襯底1方向上通過光刻和反應(yīng)離子蝕刻的方法蝕刻第一通孔8，第一通孔8蝕刻終止于與讀出電路電連接的金屬電極塊3。

步驟3：如圖3所示，在第一支撐層保護層7上和第一通孔8的底部采用PVD方法沉積第一金屬電極層9，第一金屬電極層9為Ti薄膜、NiCr薄膜或TiN薄膜中的一種，第一金屬電極層9的厚度為并對第一金屬電極層9進行圖形化，形成金屬連線91和金屬電極92；在完成圖形化處理后的第一金屬電極層9上采用PEVCD方法沉積第一氮化硅介質(zhì)層10，第一氮化硅介質(zhì)層10的厚度為然后自第一氮化硅介質(zhì)層10垂直向下，依次蝕刻第一氮化硅介質(zhì)層10、第一金屬電極層9、第一支撐層保護層7和第一支撐層6，蝕刻終止于所述第一犧牲層51；形成橋腿結(jié)構(gòu)。

步驟4：如圖4所示，在橋腿結(jié)構(gòu)上沉積第二犧牲層52，第二犧牲層52為非晶碳、非晶硅、氧化硅、聚酰亞胺中的一種，第二犧牲層52的厚度為0.5-3μm，并對第二犧牲層52進行平坦化處理，在完成平坦化處理后的第二犧牲層52上采用PECVD方法沉積SiO₂薄膜作為第二支撐層11，第二支撐層11的厚度為0.05-0.30μm；再在第二支撐層11上采用PECVD方法沉積應(yīng)力為-50-100MPa的氮化硅薄膜作為第二支撐層保護層12，第二支撐層保護層12的厚度為0.05-0.30μm；在從所述第二支撐層保護層12至所述第一金屬電極層9方向上通過光刻和反應(yīng)離子蝕刻的方法蝕刻第二通孔13，第二通孔13蝕刻終止于與第一金屬電極層9。

步驟5：如圖5所示，在第二支撐層保護層12上，采用離子束沉積或物理氣相沉積的方法沉積熱敏層17，熱敏層17為VOx薄膜或非晶硅薄膜；熱敏層17的厚度為在沉積熱敏層17之前，先沉積一層V/V₂O₅/V薄膜作為過渡層，V/V₂O₅/V薄膜的厚度為并對熱敏層17進行圖形化。

步驟6：如圖6所示，在完成圖形化處理后的熱敏層17上，采用PECVD方法沉積應(yīng)力為-50-100MPa的氮化硅薄膜作為熱敏層保護層18，熱敏層保護層18的厚度為并對熱敏層保護層18進行圖形化；在完成圖形化處理后的熱敏層保護層18上通過光刻和反應(yīng)離子蝕刻的方法，刻蝕掉熱敏層17上方的部分熱敏層保護層18，露出熱敏層17，形成接觸孔16，蝕刻接觸孔16采用SF₆、CHF₃和O₂，或CF₄和O₂作為蝕刻氣體；金屬電極層厚度極薄，蝕刻過程中，采用終點監(jiān)測設(shè)備進行蝕刻反應(yīng)終點監(jiān)控，以免將金屬電極層蝕刻干凈。

步驟7：如圖7所示，在第二支撐層保護層12上、熱敏保護層18、接觸孔16和第二通孔13的底部，采用PVD方法沉積第二金屬電極層14，第二金屬電極層14為Ti薄膜、NiCr薄膜或TiN薄膜中的一種；第二金屬電極層14的厚度為并對第二金屬電極層14進行圖形化。

步驟8：如圖8所示，在完成圖形化處理后的第二金屬電極層14上，采用PEVCD方法沉積第二氮化硅介質(zhì)層15，第二氮化硅介質(zhì)層15的厚度為并對第二氮化硅介質(zhì)層15進行圖形化。

步驟9：如圖9所示，自完成圖形化處理后的第二氮化硅介質(zhì)層15垂直向下，依次蝕刻第二氮化硅介質(zhì)層15、第二金屬電極層14、熱敏層保護層18、熱敏層17、第二支撐層保護層12，蝕刻終止于第二犧牲層52；形成包含微橋腿和熱敏結(jié)構(gòu)的熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

步驟10：如圖10所示，在包含微橋腿和熱敏結(jié)構(gòu)的熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)上沉積第三犧牲層53，第三犧牲層53為非晶碳、非晶硅、氧化硅、聚酰亞胺中的一種；第三犧牲層53的厚度為0.5-3μm；并對第三犧牲層53進行平坦化處理，在完成平坦化處理后的第三犧牲層53上，采用PECVD方法沉積SiO₂薄膜作為第三支撐層19；第三支撐層19的厚度為0.05-0.30μm；再在第三支撐層19上沉積吸收層薄膜作為吸收層20；再在吸收層20上沉積應(yīng)力為-50-100MPa的氮化硅薄膜作為吸收層保護層21，吸收層薄膜的材料為石墨烯、碳納米管、二氧化鈦納米管、氧化鋅納米管、氧化鋁納米管中的一種，吸收層保護層21的厚度為0.05-0.30μm，形成吸收層結(jié)構(gòu)。

一種非制冷紅外焦平面探測器像元，如圖11所示，包括一包含讀出電路的半導(dǎo)體襯底和一具有三層結(jié)構(gòu)的探測器像元，所述探測器像元與所述半導(dǎo)體襯底的讀出電路形成電連接，

所述探測器像元自半導(dǎo)體襯底1往上，依次包括三層結(jié)構(gòu)，其中，第一層為橋腿結(jié)構(gòu)，第二層為熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，第三層為吸收層結(jié)構(gòu)；

第一層的橋腿結(jié)構(gòu)包括金屬反射層2、絕緣介質(zhì)層4、第一支撐層6、第一支撐層保護層7、第一金屬電極層9和第一氮化硅介質(zhì)層10；

第二層的熱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括第二支撐層11、第二支撐層保護層12、熱敏層17、熱敏層保護層18、第二金屬電極層14和第二氮化硅介質(zhì)層15；

第三層的吸收層結(jié)構(gòu)包括第三支撐層19、吸收層20和吸收層保護層21；

所述半導(dǎo)體襯底1的讀出電路上依次設(shè)置有金屬反射層2和絕緣介質(zhì)層4；

所述第一支撐層6設(shè)置于所述絕緣介質(zhì)層4的上方；

所述第一支撐層6上依次設(shè)置有所述第一支撐層保護層7、第一金屬電極層9和第一氮化硅介質(zhì)層10；

所述第二支撐層11設(shè)置于所述第一氮化硅介質(zhì)層10的上方；

所述第二支撐層11上依次設(shè)置有所述第二支撐層保護層12、熱敏層17、熱敏層保護層18、第二金屬電極層14和第二氮化硅介質(zhì)層15；

所述第三支撐層19設(shè)置于所述第二氮化硅介質(zhì)層15的上方；

所述第三支撐層19上依次設(shè)置有所述吸收層20和吸收層保護層21。

其中，所述絕緣介質(zhì)層4為氮化硅薄膜；所述第一支撐層6為SiO₂薄膜；所述第一支撐層保護層7為氮化硅薄膜；所述第二支撐層11為SiO₂薄膜；所述第二支撐層保護層12為氮化硅薄膜；所述熱敏層17為VOx薄膜或非晶硅薄膜；所述熱敏層保護層18為氮化硅薄膜；所述第三支撐層19為SiO₂薄膜。

將本發(fā)明的像元與現(xiàn)有技術(shù)的像元的吸收率做對比，如圖12所示。本發(fā)明的像元結(jié)構(gòu)在3-14μm的吸收率均在80％以上，8-14μm波段的吸收率更達到了90％以上。而現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)在3-5μm的吸收率非常低，只有15-40％，8-14μm的吸收率也只有80％左右。由此可見，本發(fā)明的非制冷紅外焦平面探測器像元，能顯著提高紅外輻射的吸收率，拓寬紅外吸收譜段，提升探測器的響應(yīng)率，為制造更大陣列和更小像元的探測器打下基礎(chǔ)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。