[發(fā)明專利]雙層可見光紅外混合成像探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510546375.2
• 申請(qǐng)日: 2015-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN105161507B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康曉旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146;H01L31/09;H01L31/02;B81B7/02;H01L27/00
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;尹英

1.一種雙層可見光紅外混合成像探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

一半導(dǎo)體襯底，作為可見光過濾層；

可見光感應(yīng)區(qū)域，位于所述半導(dǎo)體襯底下表面，所述可見光感應(yīng)區(qū)域包括可見光感應(yīng)部件和接觸部件；

金屬互連，位于所述半導(dǎo)體襯底下表面；所述金屬互連與所述可見光感應(yīng)區(qū)域的所述接觸部件相連；

紅外感應(yīng)區(qū)域，位于半導(dǎo)體襯底上表面，并且具有雙層紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，其包括：

第一空腔，位于所述半導(dǎo)體襯底中；

介質(zhì)層，覆蓋于所述第一空腔和所述半導(dǎo)體襯底上表面；位于所述半導(dǎo)體襯底上表面的所述介質(zhì)層中具有第一釋放孔，所述第一釋放孔下方的所述半導(dǎo)體襯底中具有第二空腔；

接觸溝槽結(jié)構(gòu)，位于所述第一空腔兩側(cè)的所述介質(zhì)層中；

接觸孔，其頂部與所述接觸溝槽結(jié)構(gòu)相連，其底部與所述金屬互連相連；

第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，位于所述第一空腔上方的所述介質(zhì)層上，所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)邊緣與所述接觸溝槽結(jié)構(gòu)相連；所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)和所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)下方的所述介質(zhì)層中具有第二釋放孔；

第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，位于所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)之上，且所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)邊緣與所述接觸溝槽結(jié)構(gòu)相連；所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)與所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)之間構(gòu)成第三空腔；

支撐部件，位于所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的外圍且與所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)不接觸；所述支撐部件的兩側(cè)具有支撐孔，所述支撐部件的頂部具有第三釋放孔；所述支撐孔底部位于所述接觸溝槽結(jié)構(gòu)外側(cè)的所述介質(zhì)層上；所述支撐部件與所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)之間具有第四空腔，并且所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)和所述支撐部件之間具有連通的空隙；所述支撐部件的內(nèi)表面具有紅外反射材料或者整個(gè)所述支撐部件為紅外反射材料；

其中，可見光和紅外光從所述半導(dǎo)體襯底下表面射入，通過所述可見光感應(yīng)區(qū)域，部分所述可見光被所述可見光感應(yīng)部件吸收；經(jīng)所述半導(dǎo)體襯底過濾掉可見光后，紅外光透過所述半導(dǎo)體襯底之后進(jìn)入所述第一空腔，然后進(jìn)入所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)且部分所述紅外光被所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)吸收；未被所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)吸收的紅外光繼續(xù)穿過所述第三空腔進(jìn)入所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)且部分所述紅外光被所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)吸收；未被所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)吸收的紅外光進(jìn)入所述第四空腔，然后被所述紅外反射材料反射回到所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而被所述紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)吸收。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層可見光紅外混合成像探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的底部與所述接觸溝槽結(jié)構(gòu)的頂部相齊平；所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)邊緣底部與所述接觸溝槽結(jié)構(gòu)頂部相連，所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)頂部的下表面高于所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)上表面；所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的上表面與所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁內(nèi)表面及其頂部之間形成所述第二空腔。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙層可見光紅外混合成像探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)包括第一下釋放保護(hù)層、第一紅外感應(yīng)部件、第一電極層和第一上釋放保護(hù)層；所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)包括第二下釋放保護(hù)層、第二紅外感應(yīng)部件、第二電極層和第二上釋放保護(hù)層；所述第一電極層的底部與所述第二電極層的底部相連且均與所述接觸溝槽結(jié)構(gòu)相連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層可見光紅外混合成像探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二紅外感應(yīng)結(jié)構(gòu)頂部具有第四釋放孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層可見光紅外混合成像探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述半導(dǎo)體襯底下表面中具有前道器件，所述可見光感應(yīng)部件和所述前道器件相間設(shè)置；在所述前道器件底部具有后道互連；所述后道互連與所述接觸孔底部相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層可見光紅外混合成像探測(cè)器像元結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二空腔側(cè)壁與所述接觸溝槽結(jié)構(gòu)外側(cè)壁的距離不大于2微米。