[發明專利]雙層可見光紅外混合成像探測器像元結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201510546375.2
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105161507B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 康曉旭
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L31/09;H01L31/02;B81B7/02;H01L27/00
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;尹英

本發明提供了雙層可見光紅外混合成像探測器像元結構及其制備方法，包括：襯底；位于襯底下表面的可見光感應區域、金屬互連以及位于襯底上表面的紅外感應區域；紅外感應區域包括：第一、第二紅外感應結構、接觸溝槽結構、支撐部件、介質層；第一紅外感應結構位于介質層上；第一紅外感應結構與第二紅外感應結構都與接觸溝槽結構相連，接觸溝槽結構與金屬互連相連，通過接觸溝槽結構將第一紅外感應結構和第二紅外感應結構所形成的電信號傳輸到金屬互連；第一紅外感應結構下方的襯底中具有第一空腔，第二紅外感應結構與第一紅外感應結構之間具有第二空腔；支撐部件與第二紅外感應結構之間具有第三空腔；具有第四釋放孔的介質層下方的襯底中具有第四空腔。

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，具體涉及一種雙層可見光紅外混合成像探測器像元結構及其制備方法。

背景技術

隨著工業和生活水平的發展，單純的紅外成像或者單純的可見光成像已不能滿足需求，具有更寬波段的成像技術越來越受到關注，特別是能同時對可見光和紅外光敏感的成像技術。

然而，現有的混合成像器件中，采用透鏡形成兩條光路來分別對可見光和紅外光進行感應成像，最后采用計算機處理系統合成在一起，由于光路的分離造成所形成的紅外圖像部分和可見光圖像部分產生較大的對準偏差，嚴重影響成像質量。

由于微電子機械系統(MEMS)技術具有微小、智能、可執行、可集成、工藝兼容性好、成本低等諸多優點，如果能將混合成像技術與微電子技術相結合，研究出微電子技術領域的混合成像技術，將能夠避免現有的紅外圖像和可見光圖像的對準偏差大的問題。

發明內容

為了克服以上問題，本發明旨在提供一種雙層可見光紅外混合成像探測器像元結構及其制備方法，從而將混合成像技術微型化和芯片化，提高混合成像的質量。

為了實現上述目的，本發明提供了一種雙層可見光紅外混合成像探測器像元結構，其包括：

一半導體襯底，作為可見光過濾層；

可見光感應區域，位于所述半導體襯底下表面，所述可見光感應區域包括可見光感應部件和接觸部件；

金屬互連，位于所述半導體襯底下表面；所述金屬互連與所述可見光感應區域的所述接觸部件相連；

紅外感應區域，位于半導體襯底上表面，并且具有雙層紅外感應結構，其包括：

第一空腔，位于所述半導體襯底中；

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

接觸溝槽結構，位于所述第一空腔兩側的所述介質層中；

接觸孔，其頂部與所述接觸溝槽結構相連，其底部與所述金屬互連相連；

第一紅外感應結構，位于所述第一空腔上方的所述介質層上，所述第一紅外感應結構邊緣與所述接觸溝槽結構相連；所述第一紅外感應結構和所述第一紅外感應結構下方的所述介質層中具有第二釋放孔；

第二紅外感應結構，位于所述第一紅外感應結構之上，且所述第二紅外感應結構邊緣與所述接觸溝槽結構相連；所述第二紅外感應結構與所述第一紅外感應結構之間構成第三空腔；

支撐部件，位于所述第二紅外感應結構的外圍且與所述第二紅外感應結構不接觸；所述支撐部件的兩側具有支撐孔，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構外側的所述介質層上；所述支撐部件與所述第二紅外感應結構之間具有第四空腔，并且所述第二紅外感應結構和所述支撐部件之間具有連通的空隙；所述支撐部件的內表面具有紅外反射材料或者整個所述支撐部件為紅外反射材料；