2009年7月3日下午,在光电大楼二楼举行了第112期学术沙龙。硅器件研究室程正喜介绍薄膜转移技术,沙龙特邀匡定波院士,杨建荣、汤心溢研究员参加。
非制冷焦平面本质上是一种“热”探测器,利用敏感元的“辐射热效应”进行红外探测,其中微测辐射热计非制冷焦平面是发展的主流。
微测辐射热计非制冷焦平面一般包含微桥结构和CMOS读出电路两部分,微桥结构的桥面中包含热敏薄膜材料,起敏感作用,细长的桥腿将微桥支撑在CMOS读出电路上方,起绝热作用,同时将信号引入读出电路中。
一般来讲,有两种主要的非制冷焦平面制备方法。一是在CMOS电路上采用牺牲层工艺直接制备微桥,二是采用混成方式,利用薄膜转移技术将微桥结构转移到读出电路上。方法一的局限性在于热敏薄膜和微桥结构的工艺和CMOS的工艺不完全兼容,常常需要二者的工艺条件相互妥协,牺牲了器件性能。
采用薄膜转移技术,首先在两个衬底上分别制备CMOS电路和微桥阵列,然后将二者倒装互连,最后去除微桥阵列的衬底,则可以赋予微桥阵列加工更多的自由度,有利于提高器件的性能。而该技术的关键在于倒装互连后,去除微桥阵列的衬底。一般采用化学机械抛光、湿法腐蚀和干法刻蚀等方法,其难点在于CMOS电路和桥面结构保护,以及工艺终点的监测,缺点是成本高效率低成品率低。
在所三期创新的支持下,开发了一种新的薄膜转移技术,充分发挥了读出电路和微桥电路分别处理的优点,使微桥结构的加工更灵活,可以应用于各类大规模(16K单元)至超大规模(1M单元)及以上规模的混成式非致冷焦平面和类似器件,包括为测辐射热计焦平面、热释电(铁电)薄膜焦平面、红外电阻阵等,可以为本所各研究室研制的各类各种规模的非制冷焦平面,在结构设计方面提供有力的技术支持。
本次沙龙得到了器件部门各研究室同志的支持,活动现场讨论气氛浓烈,大家从各自的领域出发提出了很多新的观点和建议,互有启发,充分体现了沙龙的学术交流作用。 |