[發明專利]一種紅外傳感器結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201710853651.9
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107697881B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 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: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;H01L31/101;H01L31/18
• 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;陳慧弘

本發明提供了一種紅外傳感器結構及其制備方法，通過在互連層頂部的頂部介質層中刻蝕出溝槽，并溝槽之上制備紅外探測結構，從而在紅外探測結構和互連層直接接觸后，使溝槽形成空腔，利用互連層來支撐紅外探測結構，解決了傳統紅外傳感器結構中采用支撐孔來支撐紅外探測結構的支撐力受到限制的問題；并且，簡化了紅外傳感器的結構和制備工藝，大大減少了工藝成本，有利于大規模生產，還減薄了紅外傳感器的縱向高度，有利于實現紅外傳感器結構的輕薄化。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種紅外傳感器結構及其制備方法。

背景技術

紅外傳感器是通過探測紅外光線的變化來探測物體的信息。常規紅外傳感器在后道互連之上形成MEMS微橋諧振腔結構，但往往面臨平坦化、工藝復雜性等問題。尤其是單芯片集成時，一般會在原有ASIC(Application Specific Integrated Circuits，為專門目的而設計的集成電路)電路之上通過支撐孔來支撐和疊加一個紅外探測結構(MEMS)，由于MEMS結構整體較厚，會引起嚴重的應力作用于支撐孔上，然而，支撐孔的尺寸有限，從而對MEMS結構的支撐能力受到限制。

發明內容

為了克服以上問題，本發明旨在提供一種紅外傳感器結構及其制備方法，從而降低器件整體的厚度，提高支撐結構的支撐能力。

為了達到上述目的，本發明提供了一種紅外傳感器結構，位于一半導體襯底上，其包括：

互連層，位于半導體襯底表面，互連層的頂部為頂部介質層，在頂部介質層中設置有金屬通孔；

位于互連層上的紅外探測結構，紅外探測結構具有電極層和紅外敏感材料層；電極層與金屬通孔頂部相接觸；

位于金屬通孔之間的頂部介質層中具有溝槽，從而在紅外探測結構下方構成空腔。

優選地，互連層具有導電金屬層，導電金屬層設置在所述頂部介質層底部；并且，溝槽底部的暴露出的導電金屬層，用于反射入射光回到所述空腔內，從而使所述空腔形成諧振腔。

優選地，所述金屬通孔頂部還設置有接觸塊，所述紅外探測結構的電極層與接觸塊相接觸，所述電極層通過接觸塊實現與金屬通孔的電連。

優選地，還包括電容結構；所述導電金屬層構成溝槽底部的一部分；所述導電金屬層還作為電容結構的下電極板；

在溝槽底部的互連層中還設置有第一導電接觸孔，第一導電接觸孔的頂部與導電金屬層的底部相接觸而電連；

在溝槽底部的未被導電金屬層占據的互連層中設置有第二導電接觸孔；在第二導電接觸孔底部的互連層中還設置有第三導電接觸孔，第二導電接觸孔的底部與第三導電接觸孔的頂部相接觸；

在第二導電接觸孔頂部、暴露的互連層表面和導電金屬層表面設置有電容間介質層，對應于第二導電接觸孔的電容間介質層中設置有第四導電接觸孔，第四導電接觸孔的底部與第二導電接觸孔的頂部接觸；

在第四導電接觸孔表面、電容間介質層表面以及溝槽側壁設置有頂部導電金屬層，頂部導電金屬層作為電容結構的下電極板，頂部導電金屬層和紅外探測結構之間形成空腔，頂部導電金屬層還用于反射入射光回到空腔內，從而使空腔形成諧振腔；

所述頂部導電金屬層與第四導電接觸孔、第三導電接觸孔和第二導電接觸孔相電連。

優選地，多個所述紅外傳感器結構呈矩陣排布，且每一列的所有所述紅外傳感器結構的第一導電接觸孔均通過第一互連金屬相電連；

每一列的所有所述紅外傳感器結構的第三導電接觸孔均通過第二互連金屬相電連。

優選地，所述矩陣中，相鄰的紅外傳感器結構的頂部介質層相接觸，相鄰的紅外傳感器結構的互連層中的介質相接觸從而實現相鄰的紅外傳感器之間的隔離。