TWI902641B - 微輻射熱測量計的製造方法 - Google Patents

Abstract

微輻射熱測量計的製造方法包括以下步驟。提供具有第一區及第二區的基板。形成第一圖案化金屬層於基板上，其中第一圖案化金屬層包括位於第一區的第一反射層以及位於第二區的第二反射層。形成犧牲層於基板上，以覆蓋第一區及第二區的表面。形成第二圖案化金屬層於部分犧牲層及部分第一圖案化金屬層上。形成絕緣層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層、第二圖案化金屬層及犧牲層。形成圖案化熱敏材料層於絕緣層上，其中圖案化熱敏材料層包括位於第一區的第一熱敏層以及位於第二區的第二熱敏層，第一熱敏層與第一反射層對應，第二熱敏層與第二反射層對應。移除位於第一區的犧牲層，以形成空腔，並且保留第二區的犧牲層，以形成隔層。

Description

微輻射熱測量計的製造方法

本發明是有關於一種熱感測器的製造方法，且特別是有關於一種微輻射熱測量計的製造方法。

熱感測器陣列例如微輻射熱測量計(micro-bolometer)陣列，包含標準像素及參考像素，標準像素用以感測目標的熱反應、材料反應及電訊號反應，而參考像素基本上對目標輻射無響應，主要感測其材料反應及電訊號反應，以作為標準像素的參考，進而可提供溫度補償，以校正熱感測器陣列的感測結果。一般來説，參考像素是利用在標準像素的製程中，在部分標準像素上方外加遮壁結構來形成參考像素，可能限制整體封裝的尺寸。或者，參考像素與標準像素是分別製造，再於基板上進行放置及封裝，可能限制其整體封裝的集成密度。

本發明提供一種微輻射熱測量計及其製造方法，可以在相同製程下同時製造像素單元及參考像素，並使微輻射熱測量計具有提升的集成密度。

本發明的一實施例的微輻射熱測量計的製造方法包括以下步驟。提供基板，其中基板具有第一區及第二區。形成第一圖案化金屬層於基板上。第一圖案化金屬層包括位於第一區的第一反射層以及位於第二區的第二反射層。形成犧牲層於第一區上。形成第二圖案化金屬層於部分犧牲層及部分第一圖案化金屬層上。形成絕緣層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層、第二圖案化金屬層及犧牲層。形成圖案化熱敏材料層於絕緣層上，其中圖案化熱敏材料層包括位於第一區的第一熱敏層以及位於第二區的第二熱敏層。第一熱敏層與第一反射層對應，第二熱敏層與第二反射層對應。移除位於第一區的犧牲層，以形成空腔。

在本發明的一實施例中，在形成上述的犧牲層於第一區上的過程中，犧牲層還形成於第二區上，以覆蓋第一圖案化金屬層。

在本發明的一實施例中，上述的製造方法還包括在形成絕緣層於基板上之前，形成溝槽於犧牲層中，以暴露出部分基板的表面。在形成絕緣層於基板上的步驟中，絕緣層還填入溝槽，以將位於第一區的犧牲層與位於第二區的犧牲層隔離。

在本發明的一實施例中，上述的第一圖案化金屬層還包括一對第一導線電極及一對第二導線電極。一對第一導線電極位於第一區，其中第一反射層位於一對第一導線電極之間。一對第二導線電極位於第二區，其中第二反射層位於一對第二導線電極之間。形成第二圖案化金屬層於部分犧牲層及部分第一圖案化金屬層上的步驟包括形成多個第一開口於犧牲層中，以暴露出部分一對第一導線電極及部分一對第二導線電極；以及形成第二圖案化金屬層於犧牲層上及多個第一開口中。

在本發明的一實施例中，上述在形成犧牲層於第一區上的過程中，犧牲層還形成於第二區上，以覆蓋部分第一圖案化金屬層，其中犧牲層具有第二開口，以暴露出第二反射層。

在本發明的一實施例中，上述在形成絕緣層於基板上的步驟中，絕緣層還填入第二開口，以包覆第二反射層。

在本發明的一實施例中，上述的第一圖案化金屬層還包括一對第一導線電極及一對第二導線電極。一對第一導線電極位於第一區，其中第一反射層位於一對第一導線電極之間。一對第二導線位於第二區，其中第二反射層位於一對第二導線電極之間。形成第二圖案化金屬層於部分犧牲層及部分第一圖案化金屬層上的步驟包括形成多個第一開口於第一區的犧牲層中，以暴露出部分一對第一導線電極，以及形成第二圖案化金屬層於第一區的犧牲層上與多個第一開口中以及第二區的一對第二導線電極及部分基板上。

在本發明的一實施例中，上述形成圖案化熱敏材料層於絕緣層上的步驟包括形成開口於絕緣層中以暴露出部分與第一反射層或第二反射層對應的犧牲層，以及形成圖案化熱敏材料層於絕緣層的開口中。

在本發明的一實施例中，上述方法還包括形成保護層於圖案化熱敏材料層上。

在本發明的一實施例中，上述方法還包括在形成第一圖案化金屬層於基板上之前，形成基板絕緣層於基板上。

本發明的另一實施例的微輻射熱測量計的製造方法包括以下步驟。提供基板，其中基板具有第一區及第二區。形成基板絕緣層於基板上。形成第一圖案化金屬層於基板上，其中第一圖案化金屬層包括位於第一區的第一反射層以及位於第二區的第二反射層。形成犧牲層於基板上，以覆蓋第一區及第二區的表面。形成第二圖案化金屬層於部分犧牲層及部分第一圖案化金屬層上。形成絕緣層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層、第二圖案化金屬層及犧牲層。形成圖案化熱敏材料層於絕緣層上，其中圖案化熱敏材料層包括位於第一區的第一熱敏層以及位於第二區的第二熱敏層，第一熱敏層與第一反射層對應，第二熱敏層與第二反射層對應。移除位於第一區的犧牲層，以形成空腔，並且保留第二區的犧牲層，以形成隔層。

在本發明的一實施例中，上述隔層位於第二反射層與絕緣層之間，並與第二反射層直接接觸。

在本發明的一實施例中，上述隔層與第二熱敏層直接接觸。

在本發明的一實施例中，上述方法還包括在形成絕緣層於基板上之前，形成溝槽於犧牲層中，以暴露出部分基板的表面。在形成絕緣層於基板上的步驟中，絕緣層還填入溝槽以形成隔離結構，隔離結構將位於第一區的犧牲層與位於第二區的犧牲層隔離。

本發明的又另一實施例的微輻射熱測量計的製造方法包括以下步驟。提供基板，其中基板具有第一區及第二區。形成基板絕緣層於基板上。形成第一圖案化金屬層於基板上，其中第一圖案化金屬層包括位於第一區的第一反射層以及位於第二區的第二反射層。形成犧牲層於基板的第一區上。形成第二圖案化金屬層於部分犧牲層及部分第一圖案化金屬層上。形成絕緣層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層、第二圖案化金屬層及犧牲層，其中絕緣層包括位於第一區的第一絕緣層以及位於第二區的第二絕緣層。第二反射層與第二絕緣層直接接觸。形成圖案化熱敏材料層於絕緣層上，其中圖案化熱敏材料層包括位於第一區的第一熱敏層以及位於第二區的第二熱敏層，第一熱敏層與第一反射層對應，第二熱敏層與第二反射層對應。移除犧牲層，以於第一區中形成空腔。

在本發明的一實施例中，上述第一圖案化金屬層還包括一對第二導線電極，設置於基板的第二區上，且第二反射層位於一對第二導線電極之間。

在本發明的一實施例中，上述部分第二圖案化金屬層覆蓋一對第二導線電極的頂部及側壁。

在本發明的一實施例中，上述在形成犧牲層於第一區上的過程中，犧牲層還形成於第二區上，以覆蓋一對第二導線電極，其中犧牲層具有第二開口，以暴露出第二反射層。

在本發明的一實施例中，上述在移除犧牲層的過程中，位於第二區的犧牲層的一部分被移除，以於第二區中形成空腔，其中第一區的空腔與第二區的空腔相連。

在本發明的一實施例中，上述在移除犧牲層的過程中，位於第二區的犧牲層的另一部分被保留以形成隔層，隔層部分覆蓋一對第二導線電極。

本發明的一實施例的微輻射熱測量計包括基板、多個像素單元、至少一個參考像素以及隔離結構。基板表面具有一基板絕緣層。多個像素單元陣列排列於基板絕緣層上，其中多個像素單元的每一個包括第一反射層、第一絕緣層以及第一熱敏層。第一反射層設置於基板上。第一絕緣層設置於第一反射層之上，其中第一絕緣層與第一反射層之間隔有空腔。第一熱敏層設置於第一絕緣層上。至少一個參考像素設置於基板上且位於多個像素單元的至少一側，其中至少一個參考像素包括第二反射層、犧牲層、第二絕緣層以及第二熱敏層。第二反射層設置於基板上。犧牲層設置於第二反射層之上。第二絕緣層設置於犧牲層之上。第二熱敏層設置於第二反射層之上，與第二反射層之間具有犧牲層與第二絕緣層。隔離結構設置於多個像素單元與至少一個參考像素之間，其中多個像素單元的第一絕緣層與至少一個參考像素的第二絕緣層彼此分離。

基於上述，本發明的微輻射熱測量計包括多個像素單元及至少一個參考像素，其可於同一製造流程中形成，以簡化製造流程，並且有助於提升其集成密度。

圖1是依照本發明的一實施例的一種微輻射熱測量計的像素及參考像素陣列的上視示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一種微輻射熱測量計的像素及參考像素陣列的剖視示意圖。圖2可以是沿圖1的剖線A-A’的剖視示意圖。為了清楚示意，圖1中省略繪示部分構件，省略的部分可參考圖2加以理解。

請參照圖1及圖2，微輻射熱測量計10a包括基板100、多個像素單元PX1、至少一個參考像素PX2以及保護層160。多個像素單元PX1陣列排列於基板100上，多個像素單元PX1的每一個包括第一反射層112a、第一熱敏層150a以及第一絕緣層140a。第一反射層112a設置於基板100上方。第一絕緣層140a設置於第一反射層112a之上方，第一絕緣層140a與第一反射層112a之間有空腔C，形成微橋狀結構(micro-bridge structure)。第一熱敏層150a設置於第一絕緣層140a上。參考像素PX2設置於基板100上且位於多個像素單元PX1的至少一側。參考像素PX2的每一個包括第二反射層112b、第二熱敏層150b以及第二絕緣層140b。第二反射層112b設置於基板100上方。第二熱敏層150b設置於第二反射層112b之上方。第二絕緣層140b設置於第二反射層112b與第二熱敏層150b之間。保護層160覆蓋多個像素單元PX1及參考像素PX2。多個像素單元PX1的第一絕緣層140a與參考像素PX2的第二絕緣層140b彼此分離，以避免影響像素單元PX1與參考像素PX2的熱響應特性。

在本實施例中，參考像素PX2還包括隔層S，設置於第二絕緣層140b與第二反射層112b之間。也就是說，在參考像素PX2中，第二絕緣層140b與第二反射層112b之間不存在空腔。隔層S可吸收輻射熱，以減少第二熱敏層150b對熱的響應。在一些實施例中，隔層S的材料可以為氧化矽、氮化矽、聚醯胺或上述材料的組合或其他合適的填充材料。

基板100可以是矽基板或其他合適的基板，本發明不以此為限。在一些實施例中，基板100可以包括驅動元件及電路形成於其中。

在一些實施例中，基板100與第一反射層112a及基板100與第二反射層112b之間形成有基板絕緣層101，其材料例如為二氧化矽。

在一些實施例中，微輻射熱測量計10a還包括隔離結構142，設置於相鄰的像素單元PX1與參考像素PX2之間，以將參考像素PX2的隔層S與像素單元PX1隔開。在一些實施例中，隔離結構142與第一絕緣層140a和第二絕緣層140b彼此分離。

在一些實施例中，各像素單元PX1的第一絕緣層140a彼此獨立，也就是說，不同像素單元PX1之間的第一絕緣層140a彼此不連接。

在一些實施例中，各參考像素PX2的第二絕緣層140b彼此獨立，也就是說，不同參考像素PX2之間的第二絕緣層140b彼此不連接。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，相鄰的參考像素PX2的第二絕緣層140b可以相連。

在一些實施例中，隔離結構142環繞參考像素PX2，以使隔層S僅位於隔離結構142所環繞的區域中。圖1中雖繪示單一隔離結構142環繞兩個參考像素PX2，但並非用以限定本發明，單一隔離結構142可以環繞一個或多個參考像素PX2，其可依據實際需求調整。

在一些實施例中，部分保護層160可設置於隔離結構142上。在一些實施例中，像素單元PX1與參考像素PX2的保護層160彼此獨立而不相連。然而，保護層160的設置可依實際需求進行調整，本發明並不加以限定，例如在其他實施例中，保護層160可以共形地設置於像素單元PX1與參考像素PX2的表面上。

在一些實施例中，像素單元PX1的空腔C由第一絕緣層140a與基板100或第一反射層112a之間的空間構成。

在一些實施例中，相鄰像素單元PX1的空腔C可以是相連的。

在像素單元PX1中，第一反射層112a與第一熱敏層150a對應設置，也就是說，第一熱敏層150a在基板100的法線方向上與第一反射層112a重疊。在參考像素PX2中，第二反射層112b與第二熱敏層150b對應設置，也就是說，第二熱敏層150b在基板100的法線方向上與第二反射層112b重疊。

在一些實施例中，多個像素單元PX1的每一個還包括第一導線電極114a、116a以及第一連接線路130a。第一導線電極114a、116a設置於基板100上，而第一反射層112a設置於第一導線電極114a、116a之間。第一連接線路130a連接於第一導線電極114a、116a與第一熱敏層150a之間。舉例來說，第一連接線路130a可包括第一金屬電極132a以及像素連接電極134a。第一金屬電極132a設置於第一導線電極114a、116a上並且不與基板100接觸，以與第一導線電極114a電性連接並與基板100形成一空腔C。像素連接電極134a連接第一金屬電極132a及第一熱敏層150a。第一金屬電極132a基本上提供第一導線電極114a、116a與第一熱敏層150a在垂直方向的電性連接，像素連接電極134a基本上提供第一導線電極114a、116a與第一熱敏層150a在水平方向的電性連接。在一些實施例中，以俯視來看，像素連接電極134a呈蛇型或S型的圖樣，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，第一熱敏層150a延伸穿過第一絕緣層140a，以與像素連接電極134a電性連接，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，第一熱敏層150a的材質與第一連接線路130a的材質不同。舉例來說，第一連接線路130a的材質可包括鈦、鍺或上述材料的組合、合金或其他合適的導電材料，第一熱敏層150a的材質可包括氧化釩(VOx)、矽鍺(SiGe)、非晶矽（α-Si）或其他合適的熱敏電阻材料，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，參考像素PX2還包括第二導線電極114b、116b以及第二連接線路130b。第二導線電極114b、116b設置於基板100上，且第二反射層112b位於第二導線電極114b、116b之間。第二連接線路130b連接於第二導線電極114b、116b與第二熱敏層150b之間。舉例來說，第二連接線路130b可包括第二金屬電極132b及參考像素連接電極134b。第二金屬電極132b設置於第二導線電極114b、116b上，且貫穿隔層S以與第二導線電極114b、116b電性連接。參考像素連接電極134b連接第二金屬電極132b及第二熱敏層150b。第二金屬電極132b基本上提供第二導線電極114b、116b與第二熱敏層150b在垂直方向的電性連接，參考像素連接電極134b基本上提供第二導線電極114b、116b與第二熱敏層150b在水平方向的電性連接。在一些實施例中，以俯視來看，參考像素連接電極134b呈蛇型或S型的圖樣，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第二熱敏層150b延伸穿過第二絕緣層140b，以與參考像素連接電極134b電性連接，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，第二熱敏層150b的材質與第二連接線路130b的材質不同。舉例來說，第二連接線路130b的材質可包括鈦、鍺或上述材料的組合、合金或其他合適的導電材料，第二熱敏層150b的材質可包括氧化釩(VOx)、矽鍺(SiGe)、非晶矽（α-Si）或其他合適的熱敏電阻材料，但本發明不以此為限。

圖1中示意性地繪示6個像素單元PX1及4個參考像素PX2，但並非用以限定本發明，像素單元PX1與參考像素PX2的數量及排列方式可依實際需求調整。

圖3A至圖3F是依照本發明的一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。在此必須說明的是，圖3A至圖3F的實施例沿用圖2的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參照圖3A，提供基板100，其中基板100具有第一區R1及第二區R2。第一區R1例如是主動區或成像區，以供像素單元形成於其上；第二區R2例如是周邊區，以供參考像素形成於其上。在一些實施例中，可於基板100的表面形成基板絕緣層101。

請繼續參照圖3A，形成第一圖案化金屬層110於基板100上方。舉例來說，可以先形成第一金屬材料層(未繪示)於基板絕緣層101上，然後圖案化第一金屬材料層，例如以光罩為罩幕，對第一金屬材料層進行微影蝕刻製程，以得第一圖案化金屬層110。第一圖案化金屬層110包括位於第一區R1的第一反射層112a與第一導線電極114a、116a以及位於第二區R2的第二反射層112b與第二導線電極114b、116b。在一些實施例中，第一圖案化金屬層110的材料可包括金、鋁、鈦或上述材料的合金或其他合適的金屬材料，本發明不以此為限。

請參照圖3B，形成犧牲層120於基板100上，以覆蓋第一區R1及第二區R2的表面。犧牲層120的材料例如可為氧化矽、氮化矽、聚醯胺或上述材料的組合或其他合適的材料。

然後，可形成溝槽T於犧牲層120中，以暴露出基板100。在一些實施例中，溝槽T形成於第一區R1與第二區R2之間，以將第一區R1與第二區R2隔開。在一些實施例中，溝槽T環繞第二區R2設置，以使第二區R2被獨立出來。

在一些實施例中，可形成多個第一開口OP1於犧牲層120中，以暴露出部分第一導線電極114a、116a與第二導線電極114b、116b。

第一開口OP1與溝槽T可以透過微影蝕刻製程形成，並且第一開口OP1與溝槽T可以在同一個製程步驟下進行，但本發明不以此為限。

請參照圖3C，形成第二圖案化金屬層130於部分犧牲層120上及部分第一圖案化金屬層110上。第二圖案化金屬層130的形成方法可以與第一圖案化金屬層110的形成方法相似。第二圖案化金屬層130可包括位於第一區R1的第一連接線路130a以及位於第二區R2的第二連接線路130b。在一些實施例中，第二圖案化金屬層130的材料可包括鈦、鍺或上述材料的組合、合金或其他合適的金屬材料，本發明不以此為限。

在一些實施例中，第一連接線路130a包括第一金屬電極132a及像素連接電極134a。第一金屬電極132a形成於第一區R1的第一開口OP1中，以與第一導線電極114a、116a電性連接。像素連接電極134a形成於第一區R1的犧牲層120上，並與第一金屬電極132a電性連接。在一些實施例中，第二連接線路130b包括第二金屬電極132b及參考像素連接電極134b。第二金屬電極132b形成於第二區R2的第一開口OP1中，以與第二導線電極114b、116b電性連接。像素連接電極134b形成於第二區R2的犧牲層120上，並與第二金屬電極132b電性連接。

請參照圖3D，共形地形成絕緣層140於基板100上，以覆蓋第一圖案化金屬層110、第二圖案化金屬層130及犧牲層120。絕緣層140可分為形成於第一區R1的第一絕緣層140a及形成於第二區R2的第二絕緣層140b。在一些實施例中，絕緣層140還填入溝槽T，以將位於第一區R1的犧牲層120與位於第二區R2的犧牲層120隔離。填入溝槽T的絕緣層140又被稱為隔離結構142。換句話說，隔離結構142由絕緣層140構成。

在一些實施例中，可圖案化絕緣層140以形成多個開口OP2於絕緣層140中，以暴露出部分像素連接電極134a或參考像素連接電極134b。

在一些實施例中，絕緣層140的材料可包括多晶矽氮化物、氧化矽、氮化矽或其他合適的絕緣材料，本發明不以此為限。

請參照圖3E，形成圖案化熱敏材料層150於絕緣層140上，圖案化熱敏材料層150包括位於第一區R1的第一熱敏層150a以及位於第二區R2的第二熱敏層150b，且第一熱敏層150a與第一反射層112a對應，第二熱敏層150b與第二反射層112b對應。具體而言，第一熱敏層150a形成於與第一反射層112a對應的第一絕緣層140a上且延伸形成於開口OP2中以使第一熱敏層150a與像素連接電極134a連接。第二熱敏層150b形成於與第二反射層112b對應的第二絕緣層140b上且延伸形成於開口OP2中以使第二熱敏層150b與參考像素連接電極134b連接。圖案化熱敏材料層150的形成方法可以與第一圖案化金屬層110的形成方法相似。

在一些實施例中，圖案化熱敏材料層150的材料可包括氧化釩(VOx)、矽鍺(SiGe)、非晶矽（α-Si）或其他合適的熱敏電阻材料，本發明不以此為限。

請參照圖3F，移除位於第一區R1的犧牲層120，以形成空腔C。舉例來說，可以先圖案化絕緣層140以形成貫穿第一絕緣層140a的開口OP3而暴露出犧牲層120，然後透過開口OP3，對犧牲層120進行濕式蝕刻，而於第一區R1形成空腔C。濕式蝕刻所使用的蝕刻液例如可以為氫氟酸，但本發明不以此為限，只要蝕刻液可具選擇性地蝕刻犧牲層120即可。由於隔離結構142將位於第一區R1的犧牲層120與位於第二區R2的犧牲層120分隔開，使蝕刻液不會流入第二區R2中，僅第一區R1的犧牲層120被移除，而留存於第二區R2的犧牲層120則又稱為隔層S。在一些實施例中，開口OP3將第一絕緣層140a與隔離結構142彼此分離。在一些實施例中，在圖案化絕緣層140的過程中，還形成貫穿第二絕緣層140b的開口OP3’，開口OP3’暴露出隔層S，並將第二絕緣層140b與隔離結構142彼此分離。也就是說，絕緣層140經圖案化後，可將第一絕緣層140a、第二絕緣層140b與隔離結構142彼此分離。第一絕緣層140a、第二絕緣層140b及隔離結構142皆由絕緣層140構成但彼此獨立不接觸。在其他實施例中，在圖案化絕緣層140的過程中，可不形成開口OP3’，即第二絕緣層140b與隔離結構142可以相連。

在一些實施例中，在圖案化絕緣層140的過程中，第一絕緣層140a可經圖案化而形成與第一連接線路130a及第一熱敏層150a對應重疊的圖案，換句話說，以俯視而言，第一絕緣層140a的輪廓與圖1中所繪示的第一連接線路130a及第一熱敏層150a連接所構成的圖案的輪廓相似。因此，在圖3F中，沿圖1的剖線A-A’，與第一熱敏層150a對應重疊的部分第一絕緣層140a和與第一連接線路130a對應重疊的另一部分第一絕緣層140a之間有間隙g。

相似地，在一些實施例中，在圖案化絕緣層140的過程中，第二絕緣層140b可經圖案化而形成與第二連接線路130b及第二熱敏層150b對應重疊的圖案，換句話說，以俯視而言，第二絕緣層140b的輪廓與圖1中所繪示的第二連接線路130b及第二熱敏層150b連接所構成的圖案的輪廓相似。因此，在圖3F中，沿圖1的剖線A-A’，與第二熱敏層150b對應重疊的部分第二絕緣層140b和與第二連接線路130b對應重疊的另一部分第二絕緣層140b之間有間隙g’。然而，本發明不以此為限，在其他實施例中，第二絕緣層140b可以覆蓋圖3F的間隙g’而不進一步圖案化。如此一來，以俯視而言，第二絕緣層140b可整面的覆蓋第二連接線路130b及第二連接線路130b之間所暴露出的犧牲層120(或稱隔層S)。

在一些實施例中，開口OP3與開口OP2可以於同一個製程步驟下進行，但本發明不以此為限。

然後請參照圖2，形成保護層160於圖案化熱敏材料層150上。舉例來說，保護層160可以沉積於第一絕緣層140a、隔離結構142與第二絕緣層140b的表面並覆蓋圖案化熱敏材料層150。保護層160的材料可以是多晶矽氧化物、氧化矽、氮化矽或其他合適的絕緣材料。在本實施例中，保護層160是在第一區R1的犧牲層120被移除之後形成的，但本發明不以此為限，保護層160也可以在第一區R1的犧牲層120被移除之前形成。圖2中示意性地繪示保護層160的位置，但並非用以限定本發明，保護層160可以依實際需求選擇全面地或部分地覆蓋第一區R1與第二區R2的表面，並且可以選擇性填入部分開口OP3、開口OP3’、間隙g或間隙g’中。

在一些實施例中，保護層160的材料可以與絕緣層140的材料相同，但本發明不限於此。在其他實施例中，保護層160的材料可以與絕緣層140的材料不同。

經過上述製程後可大致上完成微輻射熱測量計10a的製作。

圖4A至圖4B是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。在此必須說明的是，圖4A至圖4B的實施例沿用圖2、圖3A至3F的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。圖4A至圖4B可為接續圖3E的步驟的微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。關於圖3A至3E的步驟說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參照圖4A，形成保護層160於圖案化熱敏材料層150上，使保護層160共形地覆蓋第一區R1與第二區R2的表面。

請參照圖4B，圖案化絕緣層140與保護層160，以形成開口OP3於第一區R1中以暴露出犧牲層120，其中開口OP3貫穿第一絕緣層140a與保護層160使第一絕緣層140a與隔離結構142彼此分離，且使位於第一區R1的保護層160與位於隔離結構142上的保護層160彼此分離。

在一些實施例中，在圖案化絕緣層140與保護層160的過程中，還形成貫穿第二絕緣層140b與保護層160的開口，其暴露出犧牲層120，並將第二絕緣層140b與隔離結構142彼此分離。然而，在其他實施例中，在圖案化絕緣層140與保護層160的過程中，可不形成貫穿第二絕緣層140b與保護層160的開口。

請繼續參照圖4B，然後透過開孔OP3，對第一區R1的犧牲層120進行濕式蝕刻，而於第一區R1形成空腔C。由於隔離結構142將位於第一區R1的犧牲層120與位於第二區R2的犧牲層120分隔開，使蝕刻液不會流入第二區R2中，僅第一區R1的犧牲層120被移除，而留存於第二區R2的犧牲層120則又稱為隔層S。

經過上述製程後可大致上完成微輻射熱測量計10b的製作。

在本實施例中，微輻射熱測量計10b與圖2的微輻射熱測量計10a的主要差異在於：微輻射熱測量計10b的第一絕緣層140a的側壁140w與保護層160的側壁160w定義出開孔OP3，其中側壁140w與側壁160w基本上切齊。此外，位於第一區R1的絕緣層140(即第一絕緣層140a)及保護層160與位於第二區R2的絕緣層140(即第二絕緣層140b)及保護層160彼此分離。

圖5A至圖5C是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。在此必須說明的是，圖5A至圖5C的實施例沿用圖2、圖3A至3F的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。圖5A至圖5C可為接續圖3C的步驟的微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。關於圖3A至3C的步驟說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參照圖5A，形成絕緣層140於基板100上，以覆蓋第一圖案化金屬層110、第二圖案化金屬層130及犧牲層120，並填入溝槽T以形成隔離結構142。之後，形成開口OP2於絕緣層140中。開口OP2與第一反射層112a或第二反射層112b對應，並且暴露出與第一反射層112a或第二反射層112b對應的犧牲層120。在一些實施例中，位於第一區R1的開口OP2暴露出與第一反射層112a對應的犧牲層120及部分像素連接電極134a的側壁。位於第二區R2的開口OP2暴露出與第二反射層112b對應的犧牲層120及部分參考像素連接電極134b的側壁。

在一些實施例中，形成開口OP3於第一絕緣層140a(即位於第一區R1的絕緣層140)中，以將第一絕緣層140a與隔離結構142分離。開口OP3暴露出第一區R1的犧牲層120。在一些實施例中，開口OP3與開口OP2可以於同一個製程步驟下進行，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，還可形成開口於第二絕緣層140b中，以將第二絕緣層140b與隔離結構142分離並暴露出第二區R2的犧牲層120。然而，本發明不以此為限，在其他實施例中，可不形成開口於第二絕緣層140b中。

請參照圖5B，形成圖案化熱敏材料層150於絕緣層140的開口OP2中。圖案化熱敏材料層150包括位於第一區R1的第一熱敏層150a以及位於第二區R2的第二熱敏層150b。具體而言，第一熱敏層150a形成於第一區R1的開口OP2的側壁及底面上，並透過開口OP2暴露出的像素連接電極134a，與像素連接電極134a側向連接。第二熱敏層150b形成於第二區R2的開口OP2的側壁及底面上，並透過開口OP2暴露出的參考像素連接電極134b，與參考像素連接電極134b側向連接。

在一些實施例中，第一熱敏層150a還自對應的開口OP2延伸形成於第一絕緣層140a的頂面上，第二熱敏層150b還自對應的開口OP2延伸形成於第二絕緣層140b(即位於第二區R2的絕緣層140)的頂面上。

請參照圖5C，移除位於第一區R1的犧牲層120，以形成空腔C。舉例來說，可透過開口OP3，對第一區R1的犧牲層120進行濕式蝕刻，而於第一區R1形成空腔C。由於隔離結構142將位於第一區R1的犧牲層120與位於第二區R2的犧牲層120分隔開，使蝕刻液不會流入第二區R2中，僅第一區R1的犧牲層120被移除，而留存於第二區R2的犧牲層120則又稱為隔層S。

隨後，可形成保護層160於圖案化熱敏材料層150上，使保護層160設置於第一絕緣層140a、隔離結構142與第二絕緣層140b的表面上並覆蓋圖案化熱敏材料層150。在本實施例中，保護層160是在第一區R1的犧牲層120被移除之後形成的，但本發明不以此為限，保護層160也可以如圖4A至圖4B的實施例在第一區R1的犧牲層120被移除之前形成。

經過上述製程後可大致上完成微輻射熱測量計10c的製作。

在本實施例中，微輻射熱測量計10c與圖2的微輻射熱測量計10a的主要差異在於：微輻射熱測量計10c包括基板100、多個像素單元PX1、至少一個參考像素PX2以及保護層160。多個像素單元PX1陣列排列於基板100上，多個像素單元PX1的每一個包括第一反射層112a、第一熱敏層150a以及第一絕緣層140a。第一反射層112a設置於基板100上。第一絕緣層140a設置於基板100之上。第一熱敏層150a設置於第一絕緣層140a上且延伸穿過第一絕緣層140a，並且第一熱敏層150a懸置於第一反射層112a之上，而在第一熱敏層150a與第一反射層112a之間隔有空腔C。

參考像素PX2包括第二反射層112b、第二熱敏層150b以及第二絕緣層140b。第二反射層112b設置於基板100上。隔層S覆蓋第二反射層112b。第二絕緣層140b設置於隔層S之上。第二熱敏層150b設置於第二絕緣層140b上且延伸穿過第二絕緣層140b以與隔層S接觸。也就是說，隔層S設置於第二反射層112b與第二熱敏層150b之間，且與第二熱敏層150b及第二反射層112b直接接觸。

保護層160覆蓋多個像素單元PX1及參考像素PX2。多個像素單元PX1的第一絕緣層140a與參考像素PX2的第二絕緣層140b彼此分離。

圖6是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的剖視示意圖。在此必須說明的是，圖6的實施例沿用圖2的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。圖6的上視示意圖可參考圖1，惟圖6的實施例不包括隔離結構且第二反射層與第二熱敏層之間不包括隔層。

請參照圖6，圖6的微輻射熱測量計20與微輻射熱測量計10a的主要差異在於：微輻射熱測量計20的第二絕緣層140b位於第二反射層112b與第二熱敏層150b之間，且與第二反射層112b及第二熱敏層150b直接接觸。第二絕緣層140b可包覆第二反射層112b的頂部及側壁。如此一來，第二絕緣層140b可有助於吸收輻射熱，以減少第二熱敏層150b對熱的響應。

在一些實施例中，微輻射熱測量計20還包括隔層S，其設置於第二絕緣層140b與第二導線電極114b、116b及第二金屬電極132b之間。在一些實施例中，隔層S部分覆蓋第二導線電極114b、116b。

在一些實施例中，參考像素PX2可包括空腔C’，空腔C’位於第二導線電極114b、116b及第二金屬電極132b的外側(即指第二導線電極114b、116b及第二金屬電極132b遠離第二反射層112b的一側)。在一些實施例中，第一區R1的空腔C可延伸至相鄰的像素單元PX1與參考像素PX2之間。換句話説，像素單元PX1的空腔C與相鄰的參考像素PX2的空腔C’彼此連通。

圖7A至圖7D是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。在此必須說明的是，圖7A至圖7D的實施例沿用圖2、圖3A至3F的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。圖7A至圖7D可為接續圖3A的步驟的微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。關於圖3A的步驟說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參照圖7A，形成犧牲層120於基板100上，其中犧牲層120具有多個第一開口OP1及第二開口OP4。舉例來說，可先共形地形成犧牲材料層(未繪示)於基板100上，然後圖案化犧牲材料層，以形成多個第一開口OP1及第二開口OP4。多個第一開口OP1暴露出部分第一導線電極114a、116a與部分第二導線電極114b、116b。第二開口OP4暴露出第二反射層112b及第二反射層112b周邊的部分基板100。

請參照圖7B，形成第二圖案化金屬層130於第一開口OP1中及部分犧牲層120與被第二開口OP4暴露出的部分基板100上。第二圖案化金屬層130可包括位於第一區R1的第一連接線路130a以及位於第二區R2的第二連接線路130b。

在一些實施例中，第一連接線路130a包括第一金屬電極132a及像素連接電極134a。第一金屬電極132a形成於第一區R1的第一開口OP1中，以與第一導線電極114a、116a電性連接。像素連接電極134a形成於第一區R1的犧牲層120上，並與第一金屬電極132a電性連接。在一些實施例中，第二連接線路130b包括第二金屬電極132b及參考像素連接電極134b。第二金屬電極132b形成於第二區R2的第一開口OP1中，以與第二導線電極114b、116b電性連接。參考像素連接電極134b形成於第二區R2被第二開口OP4暴露出的部分基板100上，並與第二金屬電極132b電性連接。

請參照圖7C，共形地形成絕緣層140於基板100上，且填入第二開口OP4，以覆蓋第二反射層112b、第二圖案化金屬層130及犧牲層120。在一些實施例中，絕緣層140可分為形成於第一區R1的第一絕緣層140a及形成於第二區R2的第二絕緣層140b。

然後，可形成多個開口(未繪示)於絕緣層140中，以暴露出部分像素連接電極134a或參考像素連接電極134b。

之後，形成圖案化熱敏材料層150於絕緣層140上，圖案化熱敏材料層150包括位於第一區R1的第一熱敏層150a以及位於第二區R2的第二熱敏層150b，且第一熱敏層150a與第一反射層112a對應，第二熱敏層150b與第二反射層112b對應。具體而言，第一熱敏層150a形成於與第一反射層112a對應的第一絕緣層140a上且延伸穿過第一絕緣層140a以使第一熱敏層150a與像素連接電極134a連接。第二熱敏層150b形成於與第二反射層112b對應的第二絕緣層140b上且延伸穿過第二絕緣層140b以使第二熱敏層150b與參考像素連接電極134b連接。

請參照圖7D，移除位於第一區R1的犧牲層120，以形成空腔C。舉例來說，可以先圖案化絕緣層140，以形成貫穿絕緣層140的開口OP3而暴露出犧牲層120，而絕緣層140經圖案化後，可將第一絕緣層140a與第二絕緣層140b彼此分離。在一些實施例中，開口OP3與開口OP2可以於同一個製程步驟下進行，但本發明不以此為限。

隨後，透過開口OP3，對犧牲層120進行濕式蝕刻，而於第一區R1形成空腔C。在一些實施例中，開口OP3可位於第一區R1與第二區R2之間。在一些實施例中，在濕式蝕刻的過程中，位於第二區R2的犧牲層120有部分被移除，而於第二區R2形成空腔C’。舉例來說，在第二區R2中，位於第二金屬電極132b與第二導線電極114b、116b外側(即指第二金屬電極132b與第二導線電極114b、116b遠離第二反射層112b的一側)的犧牲層120於濕式蝕刻中被移除，而位於第二金屬電極132b與第二導線電極114b、116b內側(即指第二金屬電極132b與第二導線電極114b、116b靠近第二反射層112b的一側)的犧牲層120則被保留而形成隔層S。

在一些實施例中，第一區R1的空腔C與第二區R2的空腔C’可以連通。

請參照圖6，形成保護層160於圖案化熱敏材料層150上，使保護層160覆蓋第一區R1與第二區R2的表面。在本實施例中，保護層160是在第一區R1的犧牲層120被移除之後形成的，但本發明不以此為限，保護層160也可以如圖4A至圖4B的實施例在第一區R1的犧牲層120被移除之前形成。

經過上述製程後可大致上完成微輻射熱測量計20的製作。

圖8是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的剖視示意圖。在此必須說明的是，圖8的實施例沿用圖2的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。圖8的上視示意圖可參考圖1，惟圖8的實施例不包括隔離結構及隔層。

請參照圖8，圖8的微輻射熱測量計30與微輻射熱測量計10a的主要差異在於：微輻射熱測量計30的參考像素PX2不包括隔層與空腔。第二絕緣層140b位於第二反射層112b與第二熱敏層150b之間，且與第二反射層112b及第二熱敏層150b直接接觸。第二絕緣層140b包覆第二反射層112b的頂部及側壁。如此一來，第二絕緣層140b可有助於吸收輻射熱，以減少第二熱敏層150b對熱的響應。

在圖8中，第二連接線路130b覆蓋第二導線電極114b、116b的頂部及側壁，並且延伸至基板100上而與第二熱敏層150b連接。也就是說，第二連接線路130b不具有第二金屬電極。在一些實施例中，以俯視來看，第二連接線路130b呈蛇型或S型的圖樣，但本發明不以此為限。

圖9A至圖9D是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。在此必須說明的是，圖9A至圖9D的實施例沿用圖2、圖3A至3F的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。圖9A至圖9D可為接續圖3A的步驟的微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。關於圖3A的步驟說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參照圖9A，形成犧牲層120於基板100的第一區R1上，其中犧牲層120具有多個第一開口OP1。舉例來說，可於第二區R2覆蓋光阻層(未繪示)，再形成犧牲材料層(未繪示)於基板100上。之後圖案化犧牲材料層，以於第一區R1中形成多個第一開口OP1。多個第一開口OP1暴露出部分第一導線電極114a、116a。然後移除光阻層。也就是說，犧牲層120沒有形成於第二區R2上。

請參照圖9B，形成第二圖案化金屬層130於部分第一圖案化金屬層110、部分犧牲層120及部分基板100上。第二圖案化金屬層130可包括位於第一區R1的第一連接線路130a以及位於第二區R2的第二連接線路130b。

在一些實施例中，第一連接線路130a包括第一金屬電極132a及像素連接電極134a。第一金屬電極132a形成於第一區R1的第一開口OP1中，以與第一導線電極114a、116a電性連接。像素連接電極134a形成於第一區R1的犧牲層120上，並與第一金屬電極132a電性連接。在一些實施例中，第二連接線路130b形成於第二導線電極114b、116b的頂部及側壁上且延伸至基板100上。

請參照圖9C，共形地形成絕緣層140於基板100上，以覆蓋第一圖案化金屬層110、第二圖案化金屬層130、犧牲層120及基板100。在一些實施例中，絕緣層140可分為形成於第一區R1的第一絕緣層140a及形成於第二區R2的第二絕緣層140b。

然後，可形成多個開口(未繪示)於絕緣層140中，以暴露出部分像素連接電極134a或第二連接線路130b。

之後，形成圖案化熱敏材料層150於絕緣層140上，圖案化熱敏材料層150包括位於第一區R1的第一熱敏層150a以及位於第二區R2的第二熱敏層150b，且第一熱敏層150a與第一反射層112a對應，第二熱敏層150b與第二反射層112b對應。具體而言，第一熱敏層150a形成於與第一反射層112a對應的第一絕緣層140a上且延伸穿過第一絕緣層140a以使第一熱敏層150a與像素連接電極134a連接。第二熱敏層150b形成於與第二反射層112b對應的第二絕緣層140b上且延伸穿過第二絕緣層140b以使第二熱敏層150b與第二連接線路130b連接。

請參照圖9D，移除位於第一區R1的犧牲層120，以形成空腔C。舉例來說，可以先圖案化絕緣層140，以形成貫穿第一絕緣層140a的開口OP3而暴露出犧牲層120，而絕緣層140經圖案化後，可將第一絕緣層140a與第二絕緣層140b彼此分離。在一些實施例中，開口OP3與開口OP2可以於同一個製程步驟下進行，但本發明不以此為限。之後，透過開口OP3，對犧牲層120進行濕式蝕刻，而於第一區R1形成空腔C。

請參照圖8，形成保護層160於圖案化熱敏材料層150上，使保護層160覆蓋第一區R1與第二區R2的表面。在本實施例中，保護層160是在第一區R1的犧牲層120被移除之後形成的，但本發明不以此為限，保護層160也可以如圖4A至圖4B的實施例在第一區R1的犧牲層120被移除之前形成。

經過上述製程後可大致上完成微輻射熱測量計30的製作。

圖10是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的上視示意圖。圖11是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的剖視示意圖。圖11可以是沿圖10的剖線B-B’的剖視示意圖。在此必須說明的是，圖10及圖11的實施例沿用圖1及圖2的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。微輻射熱測量計40的製造流程與微輻射熱測量計10a相似，可參考圖3A至圖3F加以理解。

請參照圖10及圖11，本實施例的微輻射熱測量計40與微輻射熱測量計10a的主要差異在於：本實施例的像素單元PX1的第一熱敏層150a與像素連接電極134a部分重疊，參考像素PX2的第二熱敏層150b與參考像素連接電極134b部分重疊。第一熱敏層150a穿過第一絕緣層140a且延伸覆蓋像素連接電極134a的頂面，第二熱敏層150b穿過第二絕緣層140b且延伸覆蓋參考像素連接電極134b的頂面。

綜上所述，本發明的微輻射熱測量計包括多個像素單元及至少一個參考像素，其可於同一製造流程中形成，以簡化製造流程，並且有助於提升其集成密度。

10a, 10b, 10c, 20, 30, 40:微輻射熱測量計100:基板101:基板絕緣層110:第一圖案化金屬層112a:第一反射層112b:第二反射層114a, 116a:第一導線電極114b, 116b:第二導線電極120:犧牲層130:第二圖案化金屬層130a:第一連接線路130b:第二連接線路132a:第一金屬電極132b:第二金屬電極134a:像素連接電極134b:參考像素連接電極140:絕緣層140a:第一絕緣層140b:第二絕緣層140w, 160w:側壁142:隔離結構150:圖案化熱敏材料層150a:第一熱敏層150b:第二熱敏層160:保護層C, C’:空腔OP1:第一開口OP2:開口OP3, OP3’:開口OP4:第二開口PX1:像素單元PX2:參考像素R1:第一區R2:第二區S:隔層T:溝槽

圖1是依照本發明的一實施例的一種微輻射熱測量計的上視示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一種微輻射熱測量計的剖視示意圖。圖3A至圖3F是依照本發明的一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。圖4A至圖4B是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。圖5A至圖5C是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。圖6是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的剖視示意圖。圖7A至圖7D是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。圖8是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的剖視示意圖。圖9A至圖9D是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的製造流程的剖視示意圖。圖10是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的上視示意圖。圖11是依照本發明的另一實施例的一種微輻射熱測量計的剖視示意圖。

10a:微輻射熱測量計100:基板101:基板絕緣層112a:第一反射層112b:第二反射層114a, 116a:第一導線電極114b , 116b:第二導線電極130a:第一連接線路130b:第二連接線路132a:第一金屬電極132b:第二金屬電極134a:像素連接電極134b:參考像素連接電極140a:第一絕緣層140b:第二絕緣層142:隔離結構150a:第一熱敏層150b:第二熱敏層160:保護層C:空腔PX1:像素單元PX2:參考像素S:隔層

Claims (4)

1. 一種微輻射熱測量計的製造方法，包括：提供基板，其中所述基板具有第一區及第二區；形成基板絕緣層於所述基板上；形成第一圖案化金屬層於所述基板上，其中所述第一圖案化金屬層包括位於所述第一區的第一反射層以及位於所述第二區的第二反射層；形成犧牲層於所述基板上，以覆蓋所述第一區及所述第二區的表面；形成第二圖案化金屬層於部分所述犧牲層及部分所述第一圖案化金屬層上；形成絕緣層於所述基板上，以覆蓋所述第一圖案化金屬層、所述第二圖案化金屬層及所述犧牲層；形成圖案化熱敏材料層於所述絕緣層上，其中所述圖案化熱敏材料層包括位於所述第一區的第一熱敏層以及位於所述第二區的第二熱敏層，所述第一熱敏層與所述第一反射層對應，所述第二熱敏層與所述第二反射層對應；移除位於所述第一區的所述犧牲層，以形成空腔，並且保留所述第二區的所述犧牲層，以形成隔層。
2. 如請求項1所述的微輻射熱測量計的製造方法，其中所述隔層位於所述第二反射層與所述絕緣層之間，並與所述第二反射層直接接觸。
3. 如請求項1所述的微輻射熱測量計的製造方法，其中所述隔層與所述第二熱敏層直接接觸。
4. 如請求項1所述的微輻射熱測量計的製造方法，更包括：在形成所述絕緣層於所述基板上之前，形成溝槽於所述犧牲層中，以暴露出部分所述基板的表面；以及在形成所述絕緣層於所述基板上的步驟中，所述絕緣層更填入所述溝槽以形成隔離結構，所述隔離結構將位於所述第一區的所述犧牲層與位於所述第二區的所述犧牲層隔離。