本發(fā)明屬于非制冷紅外探測器，尤其涉及一種非制冷紅外探測器薄膜結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、紅外熱成像儀通過將被探測物體所發(fā)出的紅外輻射引起的熱敏材料電阻的變化，轉(zhuǎn)換為電信號的變化，并通過系統(tǒng)計算，轉(zhuǎn)換為可供人類視覺分辨的圖像。任何溫度大于絕對零度的物體，都會向外界發(fā)射紅外輻射。紅外輻射可穿透煙霧、粉塵、雨雪等環(huán)境，可以全天候使用。由于紅外熱成像技術(shù)具有隱蔽性好、抗干擾性強、全天候工作等特點，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、安防、軍事、工農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護等多個領(lǐng)域中。

2、紅外熱成像儀的核心是紅外探測器，其性能高低直接決定了紅外成像的質(zhì)量。隨著技術(shù)的發(fā)展，紅外探測器向著大面陣、小線寬方向發(fā)展。根據(jù)紅外探測器的工作原理可知，其成像的均勻性主要受每個像元電阻均勻性的影響。

3、目前非制冷紅外探測器主要有非晶硅以及氧化釩兩種工藝路線，非晶硅以及氧化釩具有溫度變化敏感的特性，是一種良好的熱敏電阻材料，它們的工作原理，基于材料的電阻變化，當(dāng)受到紅外輻射時，材料溫度上升，導(dǎo)致電阻發(fā)生變化，這一變化可以被轉(zhuǎn)化為可測量的電信號，進而通過電子電路處理成可視的紅外圖像。

4、這其中，氧化釩基非制冷紅外探測器根據(jù)氧化釩與金屬電極連接方式的不同，可以分為氧化釩在金屬電極上面和氧化釩在金屬電極下面。前者我們稱為下電極工藝；后者稱為上電極工藝。下電極工藝的缺點是為了保證氧化釩與電極有良好的電接觸，氧化釩淀積前需要長時間的前處理，以去除電極金屬上的氧化層。在這過程中會發(fā)生以下問題：若前處理不足，噪聲死點超標(biāo)；若前處理過多，會導(dǎo)致電極與氧化釩之間的隔離介質(zhì)變薄，出現(xiàn)局部短路的問題。像元局部短路后該像元電阻低于其他像元，在輸出測試的灰度圖上表現(xiàn)出白色的小點，這里稱為小白點。具體參見圖1，由于金屬鈦層的邊角處a以及邊角處b為直角，介質(zhì)隔離層低溫氮化硅層在此處沉積時厚度會較薄，而且低溫氮化硅層致密性較差，而鍍氧化釩層前，處理金屬鈦的氧化物時，會除去一部分的低溫氮化硅層，此時可能會使得邊角a以及邊角b暴露出來，此時暴露出來的邊角a或b會與氧化釩接觸短路，導(dǎo)致該像元的電阻比周圍像元小，引起“小白點”問題。

5、為了解決氧化釩基非制冷紅外探測器下電極在氧化釩層工藝過程中暴露出來的問題，有必要對現(xiàn)有的氧化釩層工藝進行改進。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種非制冷紅外探測器薄膜結(jié)構(gòu)及其制造方法，通過改變介質(zhì)層薄膜結(jié)構(gòu)以及對氧化釩層工藝進行改進，減少了氧化釩層與金屬電極發(fā)生接觸的可能性。

2、本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進一步的了解。

3、為達上述之一或部分或全部目的或其他目的，本發(fā)明一技術(shù)方案所提供的一種非制冷紅外探測器薄膜結(jié)構(gòu)，包括已經(jīng)完成下電極圖形化的非制冷紅外探測器晶圓，所述下電極的兩端形成有臺階；所述下電極上部依次沉積有高溫氮化硅層以及低溫氮化硅層；所述低溫氮化硅層以及所述高溫氮化硅層上形成有通孔，所述低溫氮化硅層以及所述通孔內(nèi)沉積有氧化釩層。本發(fā)明金屬電極的外沿處設(shè)置了臺階，臺階的設(shè)置便于金屬電極上沉積高溫氮化硅層，同時在金屬電極上的高溫氮化硅層為保護層，高溫氮化硅層上的低溫氮化硅層可以減少因襯底的影響導(dǎo)致的氧化釩薄膜發(fā)生變化，保證氧化釩層的性能。本發(fā)明通過上述的結(jié)構(gòu)，可以顯著的降低氧化釩層與金屬電極導(dǎo)通問題的發(fā)生。

4、所述通孔貫穿所述第一高溫氮化硅層以及低溫氮化硅層；所述氧化釩層設(shè)置在所述低溫氮化硅、高溫氮化硅以及鈦層上方。

5、本發(fā)明一技術(shù)方案所提供的一種非制冷紅外探測器薄膜結(jié)構(gòu)的制造方法，包括如下步驟：步驟一：在提供已經(jīng)沉積電極金屬鈦的晶圓上旋涂光刻膠并光刻、顯影后，進行刻蝕，制作金屬鈦層圖形，使用清洗劑將剩余的光刻膠去除干凈；步驟二：在所述晶圓上依次沉積第一高溫氮化硅層、低溫氮化硅層以及第二高溫氮化硅層；步驟三：在沉積第二高溫氮化硅層的晶圓上旋涂光刻膠，并光刻顯影后得到通孔刻蝕區(qū)域，將所述通孔刻蝕區(qū)域內(nèi)的第一高溫氮化硅層、低溫氮化硅層以及第二高溫氮化硅層去除，直至暴露出金屬鈦層以形成通孔層；步驟四：去除通孔區(qū)域內(nèi)的金屬鈦層上的氧化層，同時將第二高溫氮化硅層去除；步驟五：在形成通孔層的晶圓上沉積一層氧化釩層，并對沉積氧化釩層的晶圓旋涂光刻膠，光刻及顯影后進行刻蝕以制作氧化釩層圖形。本發(fā)明所提供的一種非制冷紅外探測器薄膜的制造方法，通過對電極鈦層圖形化，使得金屬鈦層的邊沿產(chǎn)生臺階形狀，便于后續(xù)的第一高溫氮化硅層的沉積，第一高溫氮化硅層更為致密，減少低溫氮化硅沉積中產(chǎn)生的針孔問題，提高了氮化硅層對金屬電極與氧化釩的隔離作用，在第一高溫氮化硅層上沉積低溫氮化硅層，低溫氮化硅層可以對氧化釩層的沉積起到保護作用，保證氧化釩材料的性能，確保探測器的噪聲正常。最后在低溫氮化硅上沉積的第二高溫氮化硅層在金屬電極氧化層去除步驟中同步被去除，由于第二高溫氮化硅層致密性高，在金屬電極處理過程中可以減少低溫氮化硅層的消耗，對金屬電極臺階起到保護作用。

6、所述步驟一中制備金屬鈦圖形，還包括對金屬鈦進行干法刻蝕，使得金屬鈦的邊角形成臺階，所述干法刻蝕使用的氣體是氯氣和三氯化硼；氯氣和三氯化硼的比例是4：3。

7、所述步驟二中的第一高溫氮化硅層、第二高溫氮化硅層以及低溫氮化硅層均是通過pecvd技術(shù)沉積；所述高溫氮化硅的沉積溫度380℃-420℃，功率是820～860w，壓力是4.5～5.5torr；所述低溫氮化硅的沉積溫度180℃-220℃，功率是440～480w，壓力是2.1～2.5torr；所述第一高溫氮化硅層厚度為300a-500a，所述第二高溫氮化硅層厚度為100a-200a，所述低溫氮化硅層厚度為300a-500a。

8、所述第一高溫氮化硅層、第二高溫氮化硅層在pecvd設(shè)備的同一腔室內(nèi)沉積；所述低溫氮化硅層在所述pecvd的另一腔室內(nèi)沉積。

9、所述第一高溫氮化硅層、第二高溫氮化硅層以及低溫氮化硅層的厚度之和為800a-1000a。

10、所述步驟四中去除金屬鈦層上的氧化層以及第二高溫氮化硅層方法是，將形成通孔層的硅晶圓放置在pvd設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)，通過氬氣等離子進行物理轟擊，同時去除金屬鈦層上的氧化層以及第二高溫氮化硅層，氬氣等離子體的物理轟擊，其中氬氣的流量是5～10scc，功率是380-420w。

11、所述氬氣轟擊時間為40～50s。

12、所述步驟五中的沉積氧化釩層與步驟四中去除鈦層上的氧化層是在同一pvd設(shè)備的不同腔體內(nèi)進行的。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要包括：1、通過設(shè)置起到保護作用的第一高溫氮化硅層、作為功能層的低溫氮化硅層以及作為犧牲層的第二高溫氮化硅層，其中保護層的第一高溫氮化硅層減少了氮化硅沉積產(chǎn)生的針孔問題，提高了低溫氮化硅對金屬電極和氧化釩層的隔離作用；

14、2、氧化釩層設(shè)置在低溫氮化硅上，保證了氧化釩層的性能，確保探測器的噪聲正常；

15、3、設(shè)置的第二高溫氮化硅層可以在氧化釩沉積前處理過程中，減少低溫氮化硅的損耗，起到了對金屬電極臺階的保護作用。

16、為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。