專利名稱：一種具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)和紅外熱成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有緩和坡度的犧 牲層結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
自1800年英國(guó)物理學(xué)家赫胥爾發(fā)現(xiàn)了紅外線以后，由于紅外線具有能穿透黑夜、 厚云和濃煙等進(jìn)行探測(cè)和成像的特殊本領(lǐng)，紅外探測(cè)就成為科研工作者的一個(gè)重要研究?jī)?nèi) 容。紅外探測(cè)器分為兩類光子探測(cè)器和熱探測(cè)器。光子探測(cè)器具有很高的靈敏度，但是需 要在體積和功耗都相對(duì)較大的制冷器協(xié)助下才能正常工作。而熱探測(cè)器可以在室溫下正常 工作，與光子型紅外探測(cè)器相比，具有體積小、重量輕、價(jià)格低和操作簡(jiǎn)單等很多優(yōu)點(diǎn)，可用 于軍事領(lǐng)域、公安消防、汽車夜視、防盜保安和醫(yī)學(xué)診斷等民用領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景 和市場(chǎng)前景。用于紅外成像的熱探測(cè)器仰賴于敏感材料吸收紅外輻射而產(chǎn)生的溫度變化，現(xiàn)場(chǎng) 的溫度每變化rc導(dǎo)致探測(cè)器中大約o. oorc及以上的溫度變化，因此試圖使被吸收的輻 射量最大化是重要的。敏感材料具有溫度相關(guān)的性質(zhì)，此種性質(zhì)允許溫度上的變化幅度能 夠應(yīng)用電子學(xué)線路來探測(cè)、放大以及顯示。例如電阻式微測(cè)熱輻射計(jì)陣列，它可以利用某些 材料中出現(xiàn)的電阻隨溫度的變化進(jìn)行信號(hào)探測(cè)。在所有各種熱探測(cè)器中，有利的是要最大程度地提高敏感材料因吸收紅外輻射而 產(chǎn)生的溫升及電阻變化，但是熱量會(huì)從敏感材料或支撐材料帶走到底部連接部分，因而任 何熱傳導(dǎo)機(jī)制都會(huì)減弱紅外熱成像器件的探測(cè)結(jié)果。這就導(dǎo)致了探測(cè)器的設(shè)計(jì)需要最大程 度地實(shí)現(xiàn)敏感材料或支撐材料的熱絕緣。如何合理的設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)來減弱向底部的熱傳導(dǎo)非 常重要，通常紅外熱探測(cè)器的敏感單元與襯底是隔離的，即敏感單元處于懸空狀態(tài)。另外對(duì) 電信號(hào)讀出與微結(jié)構(gòu)機(jī)械剛性的要求包括敏感材料需要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的物理連接，以實(shí)現(xiàn)溫度 或電阻變化的有效傳遞。因?yàn)樵谄骷⒔Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上即要支撐部分有保證較好的剛性又要盡 量減小支撐部分的體積來減弱敏感信號(hào)的熱傳導(dǎo)。部分紅外熱成像的微橋結(jié)構(gòu)中采用異向性的濕法刻蝕加工方法進(jìn)行硅V形槽 結(jié)構(gòu)的制備(Shie, Chen, etc, Journal of Microelectromechanical System, Vol. 15, No. 4，1996)，這種設(shè)計(jì)的加工過程可能比期望的要復(fù)雜。類似的結(jié)構(gòu)在文獻(xiàn)(Lavrik N.， etc. “ Uncooled MEMS IR Imagers with Optical Readout and ImageProcessing", Proceedings of the SPIE，Vol. 6542，pp. 65421E，2007)中也有報(bào)道，他們采用硅襯底刻蝕 形成支撐橋腿，然后覆蓋二氧化硅作為犧牲層，覆蓋后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光露出橋腿圖案，進(jìn) 而沉積支撐材料和敏感材料，刻蝕后進(jìn)行二氧化硅作犧牲層的濕法釋放以形成橋結(jié)構(gòu)。美 國(guó)Honeywell公司在1995年申請(qǐng)的專利中(US005450053)也提到了這種將襯底硅材料腐 蝕出V形槽的方法。這些做法且不利于底部集成CMOS驅(qū)動(dòng)電路的制作，不利于后續(xù)各功能 層的制備工藝兼容，并且不利于提高熱輻射計(jì)敏感單元的占空比，因而在高密度的非致冷 紅外微測(cè)熱輻射計(jì)中很少采用濕法刻蝕硅凹槽的結(jié)構(gòu)。
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另一種有效的方法采用兩個(gè)或多個(gè)微細(xì)的橋腿來支撐敏感層及其他功能層，這種 結(jié)構(gòu)的制作過程中，需要首先制備一層犧牲層材料，然后制作后續(xù)的各個(gè)功能圖形，最后將 該犧牲層去除掉，使得敏感層薄膜與襯底隔離，只用微細(xì)的橋腿與襯底相連。美國(guó)Honeywell研究中心經(jīng)過多年研究最早進(jìn)行非制冷紅外探測(cè)器件的相關(guān)研 究，在Honwywell公司1993年申請(qǐng)的專利(US005260225A)中提到了采用多晶硅作為敏感 材料制作探測(cè)器，其中選用的犧牲層材料為CVD方法制作的氧化物，最后用刻蝕劑去除掉 犧牲層。這種方法首先制備犧牲層薄膜復(fù)雜，再者犧牲層圖形化需要進(jìn)行光刻、刻蝕、去膠 等步驟，這需要投入較多設(shè)備和相關(guān)材料，工藝流程復(fù)雜，最后使用濕法溶劑去除掉犧牲層 容易導(dǎo)致微橋結(jié)構(gòu)的塌陷，進(jìn)而單元性能失效。與之類似的是日本NEC在專利US9339220B1 中采用多晶硅作為犧牲層，用錳復(fù)合物或釩復(fù)合物作為敏感材料制作探測(cè)器，最后用濕法 腐蝕去掉該犧牲層，這種方式同樣存在如前所述的不足。Honeywell公司另一個(gè)基于氧化釩敏感薄膜的微橋制備設(shè)計(jì)專利(US005286976A) 中提到了采用光敏玻璃作為犧牲層材料，沒有說明該層的詳細(xì)制作方法和效果。Raytheon公司在一個(gè)制作紅外探測(cè)器的專利(US005399897A)中涉及到了將犧牲 層邊緣傾斜的方法，該專利中采用polydimethyl glutarimide (PMGI)作為犧牲層，依次進(jìn) 行該層薄膜的沉積、光刻和刻蝕步驟，此時(shí)犧牲層斷面坡度陡立，然后在進(jìn)行高溫烘烤的過 程使得PMGI融化從而降低材料圖形斷面的坡度。這種方法雖然減緩了犧牲層坡度，但是制 備工藝步驟復(fù)雜，所需設(shè)備和材料較多，增大了器件的制備成本。Indigo Systems公司在所申請(qǐng)的高填充因子紅外微輻射探測(cè)器的專利 (US006958478B2)中提出了采用聚酰亞胺作為犧牲層材料，最后用等離子去膠的方法將犧 牲層釋放。Raytheon公司也在小單元尺寸紅外探測(cè)器的制備專利(US006144030A)中采用 聚酰亞胺作為底層的犧牲層材料，頂層的犧牲層可能采用二氧化硅或多晶硅或聚合物。專 利ZL 200410061385. 9中采用聚酰亞胺作為犧牲層，首先用光刻工藝形成聚酰亞胺薄膜孤 島和橋墩孔，然后采用金屬填充橋墩孔，接著覆蓋上復(fù)合薄膜層，而后刻蝕復(fù)合薄膜層形成 橋面和橋腿并進(jìn)行氧等離子去除聚酰亞胺形成微橋結(jié)構(gòu)。這些專利中雖然采用了聚酰亞 胺薄膜作為犧牲層材料，但是沒有提及聚酰亞胺圖形的詳細(xì)制作方法和斷面緩和坡度的改 進(jìn)。因此十分必要制備出具有緩和傾斜坡度的聚酰亞胺犧牲層結(jié)構(gòu)，即要保證橋面電 極與底部電路的穩(wěn)定電學(xué)連通，降低橋腿爬坡過程中的急劇高度變化引起的橋面形變，又 要盡量減小工藝流程，降低器件的制作成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方 法，該方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中犧牲層制備流程復(fù)雜、犧牲層斷面坡度較大等不足，降低了橋 腿爬坡過程中的急劇高度變化引起的橋面形變，降低了器件的制作成本。本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的 制備方法，其特征在于，包括以下步驟①在帶有驅(qū)動(dòng)電路20的襯底10上制備一層厚度均勻的犧牲層30，驅(qū)動(dòng)電路20預(yù) 留有與頂層電極連接的電路接口 21 ；
②對(duì)經(jīng)步驟①得到的襯底10進(jìn)行烘烤，使表面液態(tài)化的犧牲層30中的水汽及部 分溶劑揮發(fā)；③對(duì)烘烤后的犧牲層30進(jìn)行曝光操作采用不同掩膜圖形尺寸的光掩膜板進(jìn)行 多次曝光，每次曝光都需要將襯底圖形與掩膜版圖形對(duì)準(zhǔn)，被曝光區(qū)域與電路接口 21對(duì)應(yīng) 并且面積每次都不相同；④將經(jīng)步驟③曝光完成的襯底10進(jìn)行烘烤，然后進(jìn)行顯影操作，將犧牲層30被曝 光的部分除去，與電路接口 21對(duì)應(yīng)的區(qū)域由于曝光量的差異，顯影速度不同，顯影完成后 犧牲層30與電路接口 21對(duì)應(yīng)的區(qū)域邊緣呈現(xiàn)出緩和的坡度并將電路接口 21暴露出來；⑤將步驟④得到的襯底10進(jìn)行亞胺化操作，然后進(jìn)行后續(xù)功能薄膜60的制備，功 能薄膜60覆蓋在犧牲層30的表面，同樣呈現(xiàn)出緩和的坡度。按照本發(fā)明所提供的具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在步 驟③中，曝光的次數(shù)應(yīng)大于或者等于2次。按照本發(fā)明所提供的具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在步 驟③中，設(shè)定光掩膜板42的圖形尺寸為正常大小，光掩膜板41的線條尺寸偏大，光掩膜板 43的線條尺寸偏小，用光掩膜41與襯底10圖形進(jìn)行對(duì)位，然后執(zhí)行曝光操作，由于光掩膜 41的圖形尺寸比正常尺寸偏大，被曝光的犧牲層面積偏小，襯底10不動(dòng)，依次更換光掩膜 板42、光掩膜板43進(jìn)行對(duì)位曝光操作，在襯底10上曝光出與電路接口 21中心對(duì)應(yīng)的區(qū)域 曝光量大，鄰接周邊曝光量小的曝光區(qū)域。按照本發(fā)明所提供的具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述 犧牲層材料為光敏聚酰亞胺或其他具有光敏感性質(zhì)的材料，厚度為1 5 ym，其中多數(shù)厚 度應(yīng)在1. 5 3iim之間。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明克服前述一些探測(cè)器微橋結(jié)構(gòu)中犧牲層制備流程復(fù) 雜、犧牲層斷面坡度較大等不足，提供一種具有緩和斷面坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法，它 通過不同光掩膜多次曝光的方法實(shí)現(xiàn)了犧牲層的緩和坡度結(jié)構(gòu)，該坡度緩和的犧牲層結(jié)構(gòu) 即保證橋面電極與底部電路的穩(wěn)定電學(xué)連通，降低橋腿爬坡過程中的急劇高度變化引起的 橋面形變，又減小了制備工藝流程，降低器件的制作成本，為高性能紅外輻射陣列探測(cè)器提 供了有力支持。


圖1為已具有底部驅(qū)動(dòng)電路的襯底，其中10為襯底，20為帶有電路接口的驅(qū)動(dòng)電 路，21為電路接口 ；圖2為制備犧牲層30后的襯底示意圖，30為犧牲層；圖3為進(jìn)行犧牲層多次曝光的示意圖。以三次曝光為例，其中圖3(a)用光掩膜板 41進(jìn)行曝光，犧牲層曝光區(qū)域?yàn)?1區(qū)域，圖3 (b)為用光掩膜板42進(jìn)行曝光，犧牲層曝光區(qū) 域?yàn)?2區(qū)域，圖3(c)為用光掩膜板43進(jìn)行曝光，犧牲層曝光區(qū)域?yàn)?3區(qū)域，三次曝光均 要對(duì)準(zhǔn)電路接口 21，因此三次的曝光區(qū)域有重疊；圖4為完成犧牲層圖案沉積功能薄膜60的示意圖。圖中犧牲層顯影后切面呈現(xiàn) 傾斜的斜坡，如圖中坡度50所示，沉積功能薄膜60后，薄膜在具有傾斜斜坡的犧牲層圖形 位置有良好的覆蓋；
圖5為具有斜坡結(jié)構(gòu)犧牲層圖形的掃描電鏡測(cè)試圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述本發(fā)明所述的坡度緩和的犧牲層結(jié)構(gòu)制備流程包括在帶有驅(qū)動(dòng)電路20的襯底10上制備一層厚度均勻的犧牲層30薄膜，如圖2所示， 該層薄膜的制備可以采用旋轉(zhuǎn)涂覆工藝也可以采用絲網(wǎng)印刷的方法制備，其中襯底的驅(qū)動(dòng) 電路部分需要留有與頂層電極連接的電極接口 21 ；對(duì)襯底進(jìn)行前烘烤流程，使得表面液態(tài)的犧牲層材料中的水汽及部分溶劑揮發(fā)， 利于提高線條的分辨率。實(shí)現(xiàn)前烘烤可以采用熱板也可以采用烘箱；然后對(duì)烘烤后的犧牲層30進(jìn)行曝光操作，需要用不同掩膜版進(jìn)行多次曝光，這里 以用3塊光掩膜為例進(jìn)行該步驟的詳細(xì)闡述設(shè)定光掩膜板42的圖形尺寸為正常大小，光 掩膜板41的線條尺寸偏大，光掩膜板43的線條尺寸偏小，用光掩膜41與襯底10圖形進(jìn)行 對(duì)位，然后執(zhí)行曝光操作，由于光掩膜41的圖形尺寸比正常尺寸偏大，因此被曝光的犧牲 層面積偏小，如圖3 (a)中31所示，襯底10不動(dòng)，依次更換光掩膜42、光掩膜43進(jìn)行對(duì)位曝 光操作，在襯底片上曝光的面積分別如圖3(b)、3(c)中的32、33所示；將三次曝光完成的襯底10進(jìn)行曝光后烘烤，然后進(jìn)行顯影操作，將曝光的部分犧 牲層材料去除，由于31、32、33三個(gè)區(qū)域曝光量的差異，不同區(qū)域的顯影速度會(huì)有不同，顯 影完成后犧牲層圖形邊緣的呈現(xiàn)出緩和的坡度，如圖4中50所示，并且顯影后驅(qū)動(dòng)電路的 電極接口 21會(huì)部分暴漏的表面，以便于與頂層電極的連接；對(duì)完成犧牲層圖形的襯底進(jìn)行亞胺化操作，完成后再進(jìn)行后續(xù)功能薄膜60的制 備，后續(xù)薄膜因?yàn)槭歉采w在犧牲層上面，同樣呈現(xiàn)出緩和的爬坡狀態(tài)，因而增強(qiáng)了探測(cè)器橋 面電極與底部電路的穩(wěn)定電學(xué)連通，同時(shí)降低橋腿爬坡過程中的急劇高度變化引起的橋面 形變。襯底10最好將電子驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在內(nèi)，這樣它允許提供電子電路來處理微橋結(jié) 構(gòu)產(chǎn)生的信號(hào)，并可以提供一個(gè)兼有微橋結(jié)構(gòu)器件和底部驅(qū)動(dòng)電路的單個(gè)密封裝置。底部 驅(qū)動(dòng)電路最好與半導(dǎo)體工藝的CMOS電路步驟相互兼容，這樣可以采用標(biāo)準(zhǔn)加工過程從而 降低結(jié)構(gòu)的價(jià)格成本和提高器件的穩(wěn)定性。同時(shí)在完成電路驅(qū)動(dòng)以后的襯底要留有與微橋 結(jié)構(gòu)的接口，以保證微橋受輻射產(chǎn)生的變化可以迅速傳遞給電路部分。這里強(qiáng)調(diào)的是為底 層電路留出與微橋器件的電路接口，接口的大小和形狀可以進(jìn)行多種變化。犧牲層材料優(yōu)選為光敏聚酰亞胺，它能夠容易的通過旋涂和光刻方法制備出所需 的形狀。犧牲層材料也可以為其他具有光敏性質(zhì)的涂層材料，通過光刻方法將其制備成所 需形狀。犧牲層的厚度大約為1 5iim，其中多數(shù)厚度應(yīng)在1.5 3iim之間。可以理解， 此犧牲層最終的厚度決定著微橋橋面與襯底之間的距離。犧牲層的去除可以用氧等離子轟 擊或者用反應(yīng)離子刻蝕清除，在去除方法中注意工藝的兼容性。這里需要強(qiáng)調(diào)的是采用光 敏聚酰亞胺材料作為犧牲層可以直接用曝光顯影的方法完成圖形的制作，而不用其他犧牲 層那樣需要進(jìn)行刻蝕等步驟才能圖形化，并且其最后去除可以用等離子體灰化完成，而不 用濕法溶劑。它的優(yōu)勢(shì)在于可以大大簡(jiǎn)化工藝步驟，減少工藝設(shè)備，并且避免因去除犧牲層 導(dǎo)致的器件微橋結(jié)構(gòu)坍塌等失效現(xiàn)象。犧牲層要開出窗口位置要露出底層電路的電極接口，以方便微橋單元測(cè)試信號(hào)的連接。犧牲層開出窗口的大小和形狀可以進(jìn)行多種變化。犧牲層采用多次曝光的方法來實(shí)現(xiàn)，這里所說的多次是指大于等于2次，并不局 限于前述的3次曝光。多次曝光需要用到不同的光掩膜版，這些光掩膜圖形的構(gòu)架是基本 一致的，不同的是圖形存在向外延伸或者向內(nèi)收縮的情況，延伸或收縮的量要也結(jié)合具體 工藝和犧牲層傾斜坡度要求來制定。在進(jìn)行多次曝光的過程中，每次曝光前掩膜版必須要 和襯底圖形進(jìn)行對(duì)位，不同掩膜版之間曝光的先后順序并不是固定的，可以進(jìn)行前后調(diào)整。 多次曝光的曝光劑量可以相同，也可以不同，設(shè)定犧牲層一次完全曝光所需的曝光量為I， 則多次曝光中每次曝光的劑量在I/10-I之間選擇。犧牲層在亞胺化完成后斷面呈現(xiàn)斜坡結(jié)構(gòu)，斜坡角度的角度在20-50°。在犧牲層 上采用化學(xué)氣相沉積或蒸發(fā)或?yàn)R射等方法沉積薄膜時(shí)，會(huì)在犧牲層上面形成良好的覆蓋， 薄膜在緩和斜坡上沉積的厚度與平坦處襯底的薄膜厚度相差較小，避免了原來器件中因犧 牲層坡度陡導(dǎo)致的薄膜覆蓋率低、薄膜斷裂和薄膜應(yīng)力大等情況。這大大提高了紅外探測(cè) 器件的電學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性。通過選用如上各層材料及工藝要求，采用前面簡(jiǎn)述的工藝步驟，即可完成具有緩 和坡度結(jié)構(gòu)的犧牲層制備，工藝步驟的部分方法在實(shí)施例中詳述。實(shí)施例1本發(fā)明提供一種用于紅外輻射探測(cè)器的具有斜坡結(jié)構(gòu)犧牲層的制備方法，該方法 優(yōu)選光敏聚酰亞胺為犧牲層材料，通過用不同掩膜進(jìn)行多次曝光的步驟來實(shí)現(xiàn)犧牲層圖形 側(cè)壁的緩和坡度結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在已經(jīng)制備好底部驅(qū)動(dòng)電路20的硅襯底10上展開，底部驅(qū)動(dòng)電路20已經(jīng) 留出與上層微橋結(jié)構(gòu)的電路接口 21 ；在制備聚酰亞胺(PI)薄膜前，先清洗襯底表面，去除表面沾污。并對(duì)襯底進(jìn)行 200°C下烘烤，以除去表面的水汽，增強(qiáng)光刻膠的粘接性能。用自動(dòng)涂膠軌道進(jìn)行光敏聚酰亞胺薄膜30的涂覆，聚酰亞胺薄膜的厚度可以通 過轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且可以對(duì)聚酰亞胺進(jìn)行稀釋以讓其達(dá)到合適的粘度，對(duì)涂覆的PI進(jìn)行 120°C下的烘烤以除去部分膠內(nèi)的溶劑，利于曝光線條的整齊。PI涂覆的厚度在1-8 ym范 圍內(nèi)；采用NIKON光刻機(jī)對(duì)PI進(jìn)行3次曝光操作首先選用光掩膜板41與襯底片進(jìn)行 對(duì)位，設(shè)置曝光量時(shí)間為400ms進(jìn)行襯底曝光，再選掩光膜板42與襯底10進(jìn)行對(duì)位，設(shè)置 曝光量時(shí)間為300ms進(jìn)行襯底曝光操作，然后選光掩膜板43與襯底片進(jìn)行對(duì)位，設(shè)置曝光 量時(shí)間為200ms進(jìn)行襯底曝光操作，三次曝光后襯底片可以進(jìn)行顯影；經(jīng)過曝光的襯底送到自動(dòng)顯影軌道進(jìn)行膠的顯影，顯影液為通用的正膠顯影液 TMAH,由于不同掩膜的曝光區(qū)域不一致，導(dǎo)致不同區(qū)域的顯影速度不一致，中心區(qū)域曝光量 大，邊緣區(qū)域曝光量小，因此顯影后PI圖形呈現(xiàn)出緩和的坡度形狀，PI圖形顯影后需露出 底層電路接口 21，以和微橋橋面的電極相連，如圖4中50區(qū)域所示；隨后將聚酰亞胺薄膜放置在用惰性氣體保護(hù)的退火烘箱中進(jìn)行亞胺化處理，亞胺 化溫度為階段上升設(shè)置，最低為室溫，最高溫度在250°C -400°C，恒溫時(shí)間為30-120min，亞 胺化后PI厚度在1-5 y m范圍內(nèi)，亞胺化后的薄膜采用掃描電子顯微鏡進(jìn)行表面測(cè)試，結(jié)果 如圖5所示，PI圖形邊緣呈現(xiàn)出緩和的坡度，坡度大小約40° ；
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采用PECVD設(shè)備及混頻濺射技術(shù)制作氮化硅功能層60，制備氮化硅層的厚度范圍 在0.2 lym范圍內(nèi)，由于PI孔的側(cè)面具有緩和的坡度，因此氮化硅薄膜在PI孔處有著 良好的臺(tái)階覆蓋，如圖4所示；在其他功能層制備完成后，即可進(jìn)行微橋橋面的刻蝕和釋放，因?yàn)榈韫δ軐?具有緩和的坡度，制作出器件在電學(xué)連通和防止形變方面都有顯著的提高。所做的微橋結(jié) 構(gòu)具有良好的支撐穩(wěn)定性，釋放后的橋面坍塌率< 0. 3%，同時(shí)又能夠有效的與底部電路連
通o實(shí)施例2犧牲層結(jié)構(gòu)在已經(jīng)制備好底部驅(qū)動(dòng)電路20的硅襯底10上展開，底部驅(qū)動(dòng)電路20 已經(jīng)留出與上層微橋結(jié)構(gòu)的電路接口 21 ；犧牲層薄膜的涂覆過程同前；采用NIKON光刻機(jī)對(duì)PI進(jìn)行2次曝光操作首先選用掩膜板41與襯底片進(jìn)行對(duì) 位，設(shè)置曝光量時(shí)間為500ms進(jìn)行襯底曝光，再選光掩膜板42與襯底片進(jìn)行對(duì)位，設(shè)置曝光 量時(shí)間為300ms進(jìn)行襯底曝光操作，兩次曝光后襯底片可以進(jìn)行顯影；經(jīng)過曝光的襯底送到自動(dòng)顯影軌道進(jìn)行膠的顯影，顯影液為標(biāo)準(zhǔn)的正膠顯影液 TMAH,由于不同掩膜的曝光區(qū)域不一致，導(dǎo)致不同區(qū)域的顯影速度不一致，中心區(qū)域曝光量 大，邊緣區(qū)域曝光量小，因此顯影后PI圖形呈現(xiàn)出緩和的坡度形狀，PI圖形顯影后需露出 底層電路接口 21，以和微橋橋面的電極相連；隨后將聚酰亞胺薄膜放置在用惰性氣體保護(hù)的退火烘箱中進(jìn)行亞胺化處理，亞胺 化溫度為階段上升設(shè)置，最低為室溫，最高溫度在250°C -400°C，恒溫時(shí)間為30-120min，亞 胺化后PI厚度在1-5 y m范圍內(nèi)。亞胺化后的薄膜采用掃描電子顯微鏡進(jìn)行表面測(cè)試，結(jié) 果如圖5所示，PI圖形邊緣呈現(xiàn)出緩和的坡度，坡度大小約40° ；采用磁控濺射方法制備鋁薄膜60，鋁薄膜的厚度在0. 05 0. 3 y m范圍內(nèi)。該層 鋁圖形覆蓋犧牲層上并與底層電路接口 21相連，該層作用是將敏感層受紅外輻射后的電 學(xué)變化傳遞給底層驅(qū)動(dòng)電路(20)，由于PI孔的側(cè)面具有緩和的坡度，因此氮化硅薄膜在PI 孔處有著良好的臺(tái)階覆蓋，電學(xué)連通性非常穩(wěn)定，如圖4所示。
權(quán)利要求
一種具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟①在帶有驅(qū)動(dòng)電路(20)的襯底(10)上制備一層厚度均勻的犧牲層(30)，驅(qū)動(dòng)電路(20)預(yù)留有與頂層電極連接的電路接口(21)；②對(duì)經(jīng)步驟①得到的襯底(10)進(jìn)行烘烤，使表面液態(tài)化的犧牲層(30)中的水汽及部分溶劑揮發(fā)；③對(duì)烘烤后的犧牲層(30)進(jìn)行曝光操作采用不同掩膜圖形尺寸的光掩膜板進(jìn)行多次曝光，每次曝光都需要將襯底圖形與掩膜版圖形對(duì)準(zhǔn)，被曝光區(qū)域與電路接口(21)相對(duì)應(yīng)并且面積每次都不相同；④將經(jīng)步驟③曝光完成的襯底(10)進(jìn)行烘烤，然后進(jìn)行顯影操作，將犧牲層(30)被曝光的部分除去，與電路接口(21)對(duì)應(yīng)的區(qū)域由于曝光量的差異，顯影速度不同，顯影完成后犧牲層(30)與電路接口(21)對(duì)應(yīng)的區(qū)域邊緣呈現(xiàn)出緩和的坡度并將電路接口(21)暴露出來；⑤將步驟④得到的襯底(10)進(jìn)行亞胺化操作，然后進(jìn)行后續(xù)功能薄膜(60)的制備，功能薄膜(60)覆蓋在犧牲層(30)的表面，同樣呈現(xiàn)出緩和的坡度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在步 驟③中，曝光的次數(shù)應(yīng)大于或者等于2次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于， 在步驟③中，設(shè)定光掩膜板(42)的圖形尺寸為正常大小，光掩膜板(41)的線條尺寸偏大， 光掩膜板(43)的線條尺寸偏小，用光掩膜板(41)與襯底(10)圖形進(jìn)行對(duì)位，然后執(zhí)行曝 光操作，由于光掩膜板(41)的圖形尺寸比正常尺寸偏大，被曝光的犧牲層面積偏小，襯底 (10)不動(dòng)，依次更換光掩膜板(42)、光掩膜板(43)進(jìn)行對(duì)位曝光操作，在襯底(10)上曝光 出與電路接口(21)中心對(duì)應(yīng)的區(qū)域曝光量大，鄰接周邊曝光量小的曝光區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述 犧牲層(30)材料為光敏聚酰亞胺，厚度為1 5i!m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有緩和坡度的犧牲層結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法通過多次掩膜曝光實(shí)現(xiàn)犧牲層圖形的制作，使得制備出犧牲層側(cè)壁具有緩和的斜坡形狀。該具有斜坡結(jié)構(gòu)的犧牲層能克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，既保證了橋結(jié)構(gòu)高落差下的穩(wěn)定電學(xué)連通，降低橋腿爬坡過程中的急劇高度變化引起的橋面形變，又簡(jiǎn)化了制備工藝流程，為高性能紅外輻射陣列探測(cè)器提供了有力支持。
文檔編號(hào)G03F7/00GK101872119SQ201010194660
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者吳志明, 彭自求, 王軍, 蔣亞東 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)