基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统及其制作方法
专利汇可以提供基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统及其制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种基于CMOS工艺的集成 热电堆 红外探测系统及其制作方法，所述红外探测系统分为热电堆红外探测器和CMOS 信号 处理 电路 两部分，改进了MEMS热电堆 传感器 和CMOS 信号处理 电路的兼容性，完全采用CMOS工艺集成热电堆红外探测器和CMOS信号处理电路，通过在传感器单元 正面 精心设计 腐蚀 开口，再利用干法 刻蚀 技术从正面刻蚀 硅 基底，释放传感器三维器件结构，实现了热电堆传感器和信号处理电路的单片集成，采用CMOS工艺将热电堆探测器与信号处理电路制作在同一 块 芯片当中。，下面是基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统及其制作方法专利的具体信息内容。
1. 一种基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统，包括硅基底（1）和位于硅基底（1）上的结构层，其特征是：所述硅基底（1）和结构层由信号处理电路区域（A）和传感器单元（B）组成；
在所述信号处理电路区域（A）中，所述硅基底（1）上光刻形成N阱（13），硅基底（1）上的结构层自底层向上依次为场氧化层（15）、第二介质层（3-2）、第三介质层（3-3）和第四介质层（3-4），在第二介质层（3-2）和第三介质层（3-3）之间设置第一信号处理电路金属层（5-1），在第三介质层（3-3）和第四介质层（3-4）之间设置第二信号处理电路金属层（5-2），在第四介质层（3-4）的表面设置第三信号处理电路金属层（5-3）；在所述场氧化层（15）上设置有PMOS区域（13-1）和NMOS区域（13-2），在PMOS区域（13-1）和NMOS区域（13-2）的底部分别依次设置栅氧化层（16）和信号处理电路多晶硅层（4-1）；在所述第二介质层（3-2）和第三介质层（3-3）上分别设置第一通孔（8-1）和第二通孔（8-2）；
在所述传感器单元（B）中，硅基底（1）上的结构层自底层向上依次为第一介质层（3-1）、第二介质层（3-2）、第三介质层（3-3）和第四介质层（3-4），在第一介质层（3-1）和第二介质层（3-2）之间设置传感器多晶硅层（4-1’），在第二介质层（3-2）和第三介质层（3-3）之间设置第一金属层（5-1’），第三介质层（3-3）和第四介质层（3-4）之间设置第二金属层（5-2’），第四介质层（3-4）的表面设置第三金属层（5-3’）；在所述第二介质层（3-2）中设置第三通孔（8-3），在第三介质层（3-3）中设置第四通孔（8-4）；在所述硅基底（1）上的结构层上设置释放孔（9），释放孔（9）由第三金属层（5-3’）延伸至硅基底（1）的上表面；在所述释放孔（9）下方的硅基底（1）上刻蚀形成空腔（2）；
在所述第一通孔（8-1）中设置钨塞连接第一信号处理电路金属层（5-1）和信号处理电路多晶硅层（4-1），在第二通孔（8-2）中设置钨塞连接第一信号处理电路金属层（5-1）和第二信号处理电路金属层（5-2），在第三通孔（8-3）中设置钨塞连接传感器多晶硅层（4-1’）和第一金属层（5-1’），在第四通孔（8-4）中设置钨塞连接第一金属层（5-1’）和第二金属层（5-2’）。
2.如权利要求1所述的基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统，其特征是：所述N阱（13）由硅基底（1）的上表面向硅基底（1）的下表面延伸，并且N阱（13）的深度小于硅基底（1）的厚度，N阱（13）的宽度小于信号处理电路区域（A）的硅基底（1）的宽度。
3.如权利要求1所述的基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统，其特征是：所述空腔（2）由硅基底（1）的上表面向硅基底（1）的下表面延伸，并且空腔（2）的深度小于硅基底（1）的厚度，空腔（2）的宽度小于传感器单元（B）的硅基底（1）的宽度。
4.如权利要求1所述的基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统，其特征是：在所述PMOS区域（13-1）和NMOS区域（13-2）中填充二氧化硅。
5.如权利要求1所述的基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统，其特征是：所述第一介质层（3-1）包括氧化硅层（3-1-1）和氮化硅层（3-1-2）。
6.一种基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统的制作方法，其特征是，包括以下工艺步骤：
（1）选择（100）晶向的硅片作为硅基底（1），在硅基底（1）上氧化生长一层厚度为
0.5μm的氧化硅，在硅基底（1）上光刻形成N阱（13），并在N阱（13）进行离子注入磷；
（2）在硅基底（1）上热氧化生长得到氧化硅层（3-1-1），介质材料为SiO2；
（3）采用低压化学气相沉积法（LPCVD）淀积氮化硅层（3-1-2），材料为Si3N4；在氮化硅层（3-1-2）表面旋涂光刻胶，通过光刻工艺在光刻胶上形成光刻胶开口图形，然后利用反应离子刻蚀（RIE）工艺刻蚀掉开口图形下方的氮化硅层（3-1-2）和氧化硅层（3-1-1），在信号处理电路区域（A）形成刻蚀腔体；
（4）在步骤（3）形成的刻蚀腔体中热氧化生长场氧化层（15）；
（5）采用反应离子刻蚀工艺刻蚀去除信号处理电路区域（A）的氮化硅层（3-1-2）和氧化硅层（3-1-1），形成PMOS注入窗口（13-1’）和NMOS注入窗口（13-2’）；
（6）在PMOS注入窗口（13-1’）和NMOS注入窗口（13-2’）中热氧化生长栅氧化层（16）；
（7）采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺淀积多晶硅，并进行离子注入磷；对多晶硅进行光刻刻蚀，在信号处理电路区域（A）的栅氧化层（16）上形成信号处理电路多晶硅层（4-1），以及在传感器单元（B）的氮化硅层（3-1-2）上形成传感器多晶硅层（4-1’）；
（8）将除PMOS注入窗口（13-1’）以外的区域用光刻胶进行保护，向PMOS注入窗口（13-1’）中注入硼离子，形成PMOS区域（13-1）；
（9）将除NMOS注入窗口（13-2’）以外的区域用光刻胶进行保护，向NMOS注入窗口（13-2’）中注入磷离子，形成NMOS区域（13-2）；
（10）采用LPCVD工艺淀积第二介质层（3-2），介质材料为SiO2；并且使PMOS区域（13-1）和NMOS区域（13-2）的空腔中填充SiO2；
（11）在第二介质层（3-2）表面旋涂光刻胶，通过光刻工艺在光刻胶上形成光刻胶开口，然后利用RIE工艺刻蚀掉开口图形下方的SiO2，在信号处理电路区域（A）的第二介质层（3-2）上形成第一通孔（8-1），在传感器单元（B）的第二介质层（3-2）上形成第三通孔（8-3），在第一通孔（8-1）和第三通孔（8-3）中填充钨塞；
（12）在第二介质层（3-2）表面淀积金属铝，并采用光刻刻蚀形成信号处理电路区域（A）的第一信号处理电路金属层（5-1）和传感器单元（B）的第一金属层（5-1’）；
（13）采用LPCVD工艺淀积SiO2，得到第三介质层（3-3）；在第三介质层（3-3）表面旋涂光刻胶，通过光刻工艺在光刻胶上形成光刻胶开口，然后利用RIE工艺刻蚀掉开口图形下方的SiO2，在信号处理电路区域（A）的第三介质层（3-3）上形成第二通孔（8-2），在传感器单元（B）的第三介质层（3-3）上形成第四通孔（8-4），在第二通孔（8-2）和第四通孔（8-4）中填充钨塞；
（14）在第三介质层（3-3）表面淀积金属铝，并采用光刻刻蚀形成信号处理电路区域（A）的第二信号处理电路金属层（5-2）和传感器单元（B）的第二金属层（5-2’）；
（15）采用LPCVD工艺淀积SiO2，得到第四层介质（3-4）；
（16）在第四介质层（3-4）表面淀积金属铝，在信号处理电路区域（A）的第四介质层（3-4）表面形成第三信号处理电路金属层（5-3），在传感器单元（B）的第四介质层（3-4）表面形成第三金属层（5-3’）；在传感器单元（B）的第三金属层（5-3’）上采用光刻刻蚀形成腐蚀开口（6）；
（17）采用各向异性反应离子刻蚀除去腐蚀开口（6）下方的SiO2和Si3N4，直到到达硅基底（1）的上表面，从而在硅基底（1）上的结构层形成垂直于硅基底的释放孔（9）；
（18）通过释放孔（9）采用各项同性反应离子刻蚀，在释放孔（9）下的硅基底（1）上形成空腔（2）。
基于CMOS工艺的集成热电堆红外探测系统及其制作方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
150W，压力为400mTorr，刻蚀气体为CHF3、He和SF6混合气体，流量分别为7sccm、100sccm和30sccm；
60%；
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