本文實現(xiàn)了一種正面開口的熱電堆結(jié)構(gòu)，采用XeF2作為工作氣體干法刻蝕工藝釋放器件。相對于刻蝕硅，XeF2氣體對鋁等材料的刻蝕速率極小，這樣就可以采用標準CMOS工藝中最常用的材料，如Poly/Al 構(gòu)成熱電偶，從而大大提高兼容性。

　　1 設計和制作

　　本文提出的熱電堆探測器包括硅基體、框架、熱電堆、支撐臂、紅外吸收層、刻蝕開口六部分，如圖1 所示，其中，基體和懸浮于框架中間的紅外吸收層分別構(gòu)成熱電堆的冷結(jié)區(qū)和熱結(jié)區(qū)，支撐臂起到連接框架和紅外吸收區(qū)以及承載熱電堆的目的。支撐臂和紅外吸收層是由在單晶硅上淀積的氧化硅和氮化硅復合膜構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)的具體特征是制作了中間懸浮的紅外吸收層，并設計了用于干法刻蝕基體的腐蝕開口。由于干法刻蝕的各向同性，腐蝕開口的形狀可以多種多樣，不同于濕法腐蝕開口必須嚴格沿著特定晶向排布，從而大大增加了設計的靈活性。

?

　　熱電堆紅外探測器是基于MEMS 技術加工的，工藝步驟如圖2，圖2 (a)復合介質(zhì)膜的生長。在拋光的Si 片上，首先熱生長氧化硅0.5～0.6μm，再用LPCVD 沉積SiN 0.1～0.2μm，形成氧化硅-氮化硅復合介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)。(b)形成多晶硅條。在復合介質(zhì)膜上用LPCVD沉積多晶硅(0.8～1.0μm)，B離子注入摻雜，退火調(diào)整其方塊電阻為30～40Ω。第一次光刻，BOE 腐蝕或離子束刻蝕形成多晶硅條，作為熱偶的一種組分。(c)光刻引線孔。在(b)中形成的多晶硅上面，淀積一層氧化硅(0.5～0.6μm)作為絕緣層，第二次光刻，形成引線孔。(d)形成鋁條和熱電偶。濺射Al，第三次光刻，濕法腐蝕形成鋁條，進而形成熱電偶。(e)光刻刻蝕開口。第四次光刻，形成干法刻蝕的氣體通道。(f)干法刻蝕釋放結(jié)構(gòu)。工作氣體經(jīng)由(e)中形成的刻蝕開口刻蝕硅襯底，形成懸浮的吸收層，釋放熱電堆結(jié)構(gòu)。圖3 是制作完成的熱電堆器件。