[發(fā)明專利]一種基于CMOS工藝的多層結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110711253.X
• 申請(qǐng)日: 2021-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN113432725B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟光杰;武佩;潘輝;翟光強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京北方高業(yè)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01J5/24
• 分類號(hào): G01J5/24
• 代理公司: 北京開陽(yáng)星知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 安偉

本公開涉及一種基于CMOS工藝的多層結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器，紅外探測(cè)器中的CMOS測(cè)量電路系統(tǒng)和CMOS紅外傳感結(jié)構(gòu)均使用CMOS工藝制備，CMOS制作工藝包括金屬互連工藝、通孔工藝、IMD工藝以及RDL工藝，多層結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器中，第一柱狀結(jié)構(gòu)包括至少一層實(shí)心柱狀結(jié)構(gòu)和/或至少一層空心柱狀結(jié)構(gòu)，第二柱狀結(jié)構(gòu)包括至少一層實(shí)心柱狀結(jié)構(gòu)和/或至少一層空心柱狀結(jié)構(gòu)，吸收板上形成有至少一個(gè)孔狀結(jié)構(gòu)，孔狀結(jié)構(gòu)至少貫穿吸收板中的介質(zhì)層；和/或，梁結(jié)構(gòu)上形成有至少一個(gè)孔狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)本公開的技術(shù)方案，解決了傳統(tǒng)MEMS工藝紅外探測(cè)器的性能低，像素規(guī)模低，良率低以及一致性差的問(wèn)題，優(yōu)化了吸收板的平坦化程度，減小了梁結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)，優(yōu)化了紅外探測(cè)器的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及紅外探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CMOS工藝的多層結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器。

背景技術(shù)

監(jiān)控市場(chǎng)、車輔市場(chǎng)、家居市場(chǎng)、智能制造市場(chǎng)以及手機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域都對(duì)非制冷高性能的芯片有著強(qiáng)烈的需求，且對(duì)芯片性能的好壞、性能的一致性以及產(chǎn)品的價(jià)格都有一定的要求，每年預(yù)計(jì)有億顆以上芯片的潛在需求，而目前的工藝方案和架構(gòu)無(wú)法滿足市場(chǎng)需求。

目前紅外探測(cè)器采用的是測(cè)量電路和紅外傳感結(jié)構(gòu)結(jié)合的方式，測(cè)量電路采用CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝制備，而紅外傳感結(jié)構(gòu)采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微電子機(jī)械系統(tǒng))工藝制備，導(dǎo)致存在如下問(wèn)題：

(1)紅外傳感結(jié)構(gòu)采用MEMS工藝制備，以聚酰亞胺作為犧牲層，與CMOS工藝不兼容。

(2)聚酰亞胺作為犧牲層，存在釋放不干凈影響探測(cè)器芯片真空度的問(wèn)題，還會(huì)使后續(xù)薄膜生長(zhǎng)溫度受限制，不利于材料的選擇。

(3)聚酰亞胺會(huì)造成諧振腔高度不一致，工作主波長(zhǎng)難以保證。

(4)MEMS工藝制程的控制遠(yuǎn)差于CMOS工藝，芯片的性能一致性和探測(cè)性能都會(huì)受到制約。

(5)MEMS產(chǎn)能低，良率低，成本高，不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)。

(6)MEMS現(xiàn)有的工藝能力不足以支撐更高性能的探測(cè)器制備，更小的線寬以及更薄的膜厚，不利于實(shí)現(xiàn)芯片的小型化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題或者至少部分地解決上述技術(shù)問(wèn)題，本公開提供了一種基于CMOS工藝的多層結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器，解決了傳統(tǒng)MEMS工藝紅外探測(cè)器的性能低，像素規(guī)模低，良率低以及一致性差的問(wèn)題，優(yōu)化了吸收板的平坦化程度，減小了梁結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)，優(yōu)化了紅外探測(cè)器的性能。

本公開提供了一種基于CMOS工藝的多層結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器，包括：

CMOS測(cè)量電路系統(tǒng)和CMOS紅外傳感結(jié)構(gòu)，所述CMOS測(cè)量電路系統(tǒng)和所述CMOS紅外傳感結(jié)構(gòu)均使用CMOS工藝制備，在所述CMOS測(cè)量電路系統(tǒng)上直接制備所述CMOS紅外傳感結(jié)構(gòu)；

所述CMOS測(cè)量電路系統(tǒng)上方包括至少一層密閉釋放隔絕層，所述密閉釋放隔絕層用于在制作所述CMOS紅外傳感結(jié)構(gòu)的釋放刻蝕過(guò)程中，保護(hù)所述CMOS測(cè)量電路系統(tǒng)不受工藝影響；

所述CMOS紅外傳感結(jié)構(gòu)的CMOS制作工藝包括金屬互連工藝、通孔工藝、IMD工藝以及RDL工藝，所述CMOS紅外傳感結(jié)構(gòu)包括至少三層金屬互連層、至少三層介質(zhì)層和多個(gè)互連通孔，所述金屬互連層至少包括反射層和兩層電極層，所述介質(zhì)層至少包括兩層犧牲層和熱敏感介質(zhì)層；其中，所述熱敏感介質(zhì)層用于將其吸收的紅外輻射對(duì)應(yīng)的溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻變化，進(jìn)而通過(guò)所述CMOS測(cè)量電路系統(tǒng)將紅外目標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)化成可實(shí)現(xiàn)電讀出的信號(hào)；